第六章 太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的基本構(gòu)成復(fù)習(xí)：復(fù)習(xí)：6.1

太陽(yáng)光伏系統(tǒng)的特點(diǎn)特點(diǎn)：①

太陽(yáng)能是取之不盡，用之不竭的能源，清潔、方便任何地方都有，但隨季節(jié)、天氣、時(shí)刻而波動(dòng)。②

設(shè)備處于靜止?fàn)顟B(tài)，無(wú)噪聲，可模塊化，重量輕。可用于墻面、屋頂?shù)乳e置地方和偏遠(yuǎn)地區(qū)。③負(fù)荷離發(fā)電系統(tǒng)近，輸電成本低，可進(jìn)行靈活控制。6.2

太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的基本構(gòu)成構(gòu)成：光伏系統(tǒng)太陽(yáng)電池陣列功率調(diào)節(jié)器蓄電池控制保護(hù)裝置負(fù)載逆變器功率調(diào)節(jié)器并網(wǎng)裝置系統(tǒng)監(jiān)視保護(hù)

沖放電控制裝置太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的構(gòu)成住宅用并網(wǎng)型太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)6.3

太陽(yáng)能電池芯片、組件及陣列太陽(yáng)電池芯片芯片是光能轉(zhuǎn)變成電能的最小單位，角長(zhǎng)：10cm、12cm，無(wú)負(fù)載電壓0.5V。太陽(yáng)電池組件根據(jù)所需電壓組合太陽(yáng)能電池芯片。轉(zhuǎn)換率：?jiǎn)尉В?2%~15%；多晶：10%~13%非晶：6%~9%。太陽(yáng)電池陣列由多枚太陽(yáng)電池組件通過(guò)串、并聯(lián)組成。芯片、組件、陣列之間的關(guān)系陣列——太陽(yáng)電池整體部，分通過(guò)串、并組成。（用金屬部件固定在屋頂。）串聯(lián)——增加電壓。并聯(lián)——增加電流。容量——標(biāo)準(zhǔn)條件下陣列出力的多少。標(biāo)準(zhǔn)條件：日照強(qiáng)度：1KW/平方米溫度：25℃一般3KW約需30平方米。6.3.4

太陽(yáng)電池陣列的電路構(gòu)成逆流防止二極管Ds①安裝在接線盒內(nèi)。②耐壓高于線路最大反壓。③合理估計(jì)使用溫度。旁路二極管Db①1-4枚組件并聯(lián)一只旁路二極管，接在電池正、太陽(yáng)電池負(fù)縱列組件極之間。②能通過(guò)縱列組件的短路電流，反向耐壓大于輸出太陽(yáng)電池陣列的實(shí)際構(gòu)成圖6.4

功率調(diào)節(jié)器功率調(diào)節(jié)器逆變器事故保護(hù)裝置并網(wǎng)保護(hù)裝置功率調(diào)節(jié)器外觀：功率調(diào)節(jié)器的構(gòu)成6.4.1

逆變器逆變器——將直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能的裝置。

轉(zhuǎn)換后的頻率、相位、電壓與電力系統(tǒng)一致。功能：①使太陽(yáng)電池輸出最佳。②抑制高次諧波流入電力系統(tǒng)。③對(duì)電壓進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。電壓型（直流電壓保持一定。）常用逆變器 電流型（直流電流保持一定。）交流輸出 電流控制法（并網(wǎng)系統(tǒng)常用。）電壓控制法（獨(dú)立系統(tǒng)常用。）1.逆變器的原理由IGBT（絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)雙結(jié)型電力開(kāi)關(guān)管）構(gòu)成正負(fù)交替開(kāi)關(guān)，輸出交流電。開(kāi)關(guān)管每秒開(kāi)關(guān)100次，得矩形交流波形，再反相，濾波，得交流電。最簡(jiǎn)單的逆變器電路使用脈寬調(diào)制方式（PWM）將矩形波轉(zhuǎn)換成正弦波。開(kāi)關(guān)控制脈寬，形成兩邊窄，中間寬。再通過(guò)濾波器（電容濾波）輸出正弦波。并

網(wǎng)先調(diào)好電網(wǎng)與系統(tǒng)電源的周期、而后調(diào)好相位。當(dāng)逆變器相位超前系統(tǒng)側(cè)相位，向系統(tǒng)輸電。當(dāng)逆變器相位滯后于系統(tǒng)電壓、相位，系統(tǒng)向逆變器輸電。輸出功率調(diào)整方法使逆變器電壓超前電力系統(tǒng)電壓，輸出電流與系統(tǒng)電壓同相位。輸出電流與電抗器電壓相位保持90°?？刂葡辔唤强煽刂戚敵龉β?，監(jiān)視最大功率點(diǎn)，調(diào)整相位角可使輸出功率最大。2.

最大功率點(diǎn)跟隨控制太陽(yáng)電池本身存在最佳動(dòng)作點(diǎn)，應(yīng)進(jìn)行最大功率點(diǎn)控制（MPP控制）。太陽(yáng)電池的電壓和電流可以變化（電流電壓

）功率調(diào)節(jié)器可使輸出電壓上下變化。改變太陽(yáng)電池輸出電壓，可以使輸出功率最大。最大功率點(diǎn)控制基本原理改變太陽(yáng)電池電壓，可找到最大功率輸出點(diǎn)。最大功率點(diǎn)控制原理溫度與最大功率點(diǎn)之間的關(guān)系溫度越高，太陽(yáng)電池出力越小。日照與最大功率點(diǎn)之間的關(guān)系日照越小，太陽(yáng)電池出力越小。日照、溫度變化，最大功率點(diǎn)會(huì)發(fā)生動(dòng)，必須適時(shí)跟蹤控制（MPPT）。方法：（主要是控制電壓）登山法（常用）最大功率點(diǎn)跟蹤控制（MPPT）電壓對(duì)電流瞬時(shí)變化法二值比較法遺傳式算法★登山法反復(fù)調(diào)節(jié)太陽(yáng)電池輸出電壓VA與功率調(diào)節(jié)器輸出電壓VB，使其一致，觀察、比較不同的輸出功率值Wi，直至找到最大功率點(diǎn)。用登山法的最大功率點(diǎn)跟蹤控制3.自動(dòng)運(yùn)行停止功能太陽(yáng)升起逆變器自動(dòng)運(yùn)行，陰天逆變器待機(jī)，日落逆變器自動(dòng)停止運(yùn)行。4.自動(dòng)電壓調(diào)整功能光伏系統(tǒng)電壓要自動(dòng)調(diào)到市電（220V）電壓。方法：

（電壓調(diào)整方法）（1）

超前相位無(wú)功功率控制法通常逆變器電壓、電流與電力系統(tǒng)一致（功率因素=1），升高逆變器輸出電壓，電流相位超前電力系統(tǒng)電壓相位，無(wú)功功率增加，連接處電壓下降（功率因素=0.8，抑制效果2%~3%）。（2）

出力控制如果系統(tǒng)電壓繼續(xù)上升，必須抑制光伏系統(tǒng)的出力。5.

系統(tǒng)并網(wǎng)控制目的：

波形①使交流輸出 電壓 在規(guī)定范圍內(nèi)。②高次諧波電流在規(guī)定范圍內(nèi)。必須對(duì)交流輸出功率的電壓、電流進(jìn)行控制，一般控制逆變器脈寬信號(hào)（PWM）。并網(wǎng)控制模塊圖6.4.2

逆變器的絕緣方式功率調(diào)節(jié)器一般設(shè)有絕緣變壓器將交直流分開(kāi)。低頻變壓器絕緣方式（大、重）絕緣方式 高頻變壓器絕緣方式（小、輕）無(wú)變壓器方式 （高效、價(jià)低）變壓器設(shè)置功率調(diào)節(jié)器與住宅配線之間逆變器功率轉(zhuǎn)換部分內(nèi)藏?zé)o絕緣變壓器方式1.低頻變壓器絕緣方式（工頻）2.

高頻變壓器絕緣方式使用DC/DC轉(zhuǎn)換器，直流進(jìn)入PWM正弦波逆變器轉(zhuǎn)換成50HZ交流輸出。3.

無(wú)變壓器絕緣方式直流輸出經(jīng)斬波器升壓，再經(jīng)PWM輸出交流。4.無(wú)變壓器絕緣方式功率調(diào)節(jié)器的課題省去變壓器后，可能出現(xiàn)光伏電流流向電力系統(tǒng)和漏電問(wèn)題。逆變器內(nèi)部必須具有直流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和保護(hù)電路。當(dāng)太陽(yáng)電池直流部分對(duì)地電位發(fā)生變動(dòng)時(shí)，會(huì)通過(guò)太陽(yáng)電池的寄生電容發(fā)生漏電現(xiàn)象。中性線在電流系統(tǒng)中接地，在光伏系統(tǒng)中接太陽(yáng)電池正極。使直流部分對(duì)地電位被固定。單項(xiàng)三線無(wú)絕緣變壓器的逆變器6.4.3

濾波器逆變器在產(chǎn)生50HZ交流的同時(shí)，還產(chǎn)生5次諧波（250HZ）、7次諧波（350HZ），用電感和電容器構(gòu)成的低通濾波器加以濾除。6.4.4

系統(tǒng)并網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)裝置項(xiàng)目：①過(guò)電壓繼電器； ②低電壓繼電器；③頻率上升繼電器； ④頻率下降繼電器；⑤主動(dòng)式單獨(dú)運(yùn)行防止裝置；⑥被動(dòng)式單獨(dú)運(yùn)行防止裝置。事故—保護(hù)繼電器動(dòng)作關(guān)系6.4.5

單獨(dú)運(yùn)行檢測(cè)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，光伏系統(tǒng)不停止工作，繼續(xù)向電網(wǎng)供電——單獨(dú)運(yùn)行（又稱孤島效應(yīng)）。當(dāng)發(fā)電功率和負(fù)荷功率平衡時(shí)不易察覺(jué)。造成電力公司維修人員觸電！損壞電力系統(tǒng)，妨礙停電原因調(diào)查。必須使光伏系統(tǒng)和電力系統(tǒng)自動(dòng)分離檢測(cè)是否處于單獨(dú)運(yùn)行狀態(tài)停止光伏系統(tǒng)運(yùn)行單獨(dú)運(yùn)行檢測(cè)主動(dòng)式檢測(cè)

被動(dòng)式檢測(cè)監(jiān)視電壓、頻率1.

被動(dòng)式單獨(dú)運(yùn)行檢測(cè)方式實(shí)時(shí)監(jiān)視電壓的相位電壓頻率與電網(wǎng)停電時(shí)的參數(shù)進(jìn)行比較，判斷故障檢測(cè)方式電壓相位跳躍檢測(cè)法（常用）三次諧波電壓畸變激增檢測(cè)法頻率變化率激變檢測(cè)法①電壓相位跳躍檢測(cè)方式發(fā)生單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，出力的缺失，負(fù)荷不平衡導(dǎo)致電壓的相位發(fā)生急變，在連接點(diǎn)處可檢測(cè)到相位發(fā)生明顯變化。②三次諧波電壓畸變急增檢測(cè)方式電力系統(tǒng)停電時(shí)，由功率調(diào)節(jié)器輸出的正弦波，使絕緣變壓器產(chǎn)生更多的三次諧波，在連接點(diǎn)處易被檢測(cè)。③頻率變化率急變檢測(cè)方式當(dāng)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，負(fù)載的阻抗會(huì)導(dǎo)致電壓的頻率急變，在連接點(diǎn)處易被檢出。目前常用的電壓相位跳躍檢測(cè)方式2.

主動(dòng)式單獨(dú)運(yùn)行檢測(cè)方式原理：正常并網(wǎng)時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)頻率、功率的變化；頻率變化發(fā)生單獨(dú)運(yùn)行時(shí)功率調(diào)節(jié)器發(fā)生輸出功率變化電壓變化主動(dòng)檢測(cè)方式頻率變化偏移方式（常用）有功功率變化方式無(wú)功功率變化 （常用）負(fù)載變動(dòng)方式1.

頻率偏移方式（常用）并網(wǎng)時(shí)，輸出電流有穩(wěn)定的中心頻率。發(fā)生單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，對(duì)頻率的變化進(jìn)行控制和反饋。有功功率變動(dòng)方式并網(wǎng)時(shí)，人為地使有功功率發(fā)生周期性變化，對(duì)產(chǎn)生的電壓、電流、頻率變化進(jìn)行控制和反饋，檢測(cè)是否出現(xiàn)單獨(dú)運(yùn)行。無(wú)功功率變動(dòng)方式并網(wǎng)時(shí)，人為地使無(wú)功功率發(fā)生周期性變化，對(duì)產(chǎn)生的電壓、電流、頻率變化進(jìn)行控制和反饋，檢測(cè)是否出現(xiàn)單獨(dú)運(yùn)行。4.

負(fù)載變動(dòng)方式對(duì)功率調(diào)節(jié)器的輸出瞬時(shí)、周期性地插入（并聯(lián)）負(fù)載阻抗，對(duì)產(chǎn)生的電壓、電流、頻率變化進(jìn)行控制和反饋，檢測(cè)是否出現(xiàn)單獨(dú)運(yùn)行。常用的頻率偏移方式框圖：3.

自立運(yùn)行系統(tǒng)當(dāng)電網(wǎng)停電時(shí)，光伏系統(tǒng)與電力系統(tǒng)自動(dòng)分離，自己運(yùn)行——自立運(yùn)行自立系統(tǒng)分為無(wú)蓄電池系統(tǒng)有蓄電池系統(tǒng)（用于避難場(chǎng)所）在光伏系統(tǒng)與電力系統(tǒng)分離的同時(shí)，逆變器會(huì)從電流控制變?yōu)殡妷嚎刂?。具有自立運(yùn)行