新能源发电中的逆变电源技术.pptx
《新能源发电中的逆变电源技术.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《新能源发电中的逆变电源技术.pptx(80页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、1第五章第五章 新能源发电中新能源发电中 的逆变电源技术的逆变电源技术 2 主要内容主要内容5.1 新能源发电兴起的背景5.2 逆变电源技术在光伏发电系统中的应用 5.3 逆变电源技术在风光互补发电系统中的应用38080煤炭在山西、陕西、内蒙古煤炭在山西、陕西、内蒙古和新疆和新疆60%60%水能在西部水能在西部大部分天然气在西部大部分天然气在西部缺乏石油、天然气资源缺乏石油、天然气资源探明总资源量8230亿吨标准煤,探明剩余可采总储量1390亿吨标准煤1.新能源发电兴起的背景1.1日益严重的能源危机1.1.1国内常规能源的现状4能源消费 Energy Consumption20032003年,
2、一次能源消费总量为年,一次能源消费总量为16.816.8亿吨标准煤亿吨标准煤 51.1.2国内可再生能源的现状太阳能太阳能理论资源储量每年理论资源储量每年1700017000亿吨标准煤亿吨标准煤 2/32/3的陆地年日照小时超过的陆地年日照小时超过22002200,每平方米年接受太阳辐射能,每平方米年接受太阳辐射能50005000兆焦兆焦61.1.2 可再生能源资源小水电:小水电:1.251.25亿千瓦,亿千瓦,65%65%在西部在西部风能风能 Wind陆地:陆地:2.5亿千瓦亿千瓦海面:海面:7.5亿千瓦亿千瓦71.2 世界能源供求关系紧张新兴工业国家的经济发展:新兴工业国家的经济发展:1
3、1)中国、印度、东南亚人口大国经济发展迅猛,纷纷从能源出)中国、印度、东南亚人口大国经济发展迅猛,纷纷从能源出口国变为进口国;口国变为进口国;2)我国经济的能源弹性系数快速攀升,重工业化趋势明显;)我国经济的能源弹性系数快速攀升,重工业化趋势明显;3)石油、天然气和煤炭等化石燃料消耗加速,市场价格居高不)石油、天然气和煤炭等化石燃料消耗加速,市场价格居高不下,成为制约国家经济与安全的关键因素;下,成为制约国家经济与安全的关键因素;4)现有的能源供给模式已不能保证经济的可持续发展。)现有的能源供给模式已不能保证经济的可持续发展。争夺能源已成为国际争端和战争的最大诱因。争夺能源已成为国际争端和战争
4、的最大诱因。81.3 世界能源供求关系紧张环保意识的抬头:环保意识的抬头:京都议定书:京都议定书:“主要经济体承诺未来十年间主要经济体承诺未来十年间CO2CO2及有害气体的减排量及有害气体的减排量”欧洲国家:欧洲国家:8%8%,已签署。,已签署。日本:日本:7%7%,已签署。,已签署。美国:美国:6%6%,拒绝签署。(排放第一大国),拒绝签署。(排放第一大国)中国:未限制,已签署。(排放第二大国)中国:未限制,已签署。(排放第二大国)国际压力:国际压力:美国人的拒签理由是要求以中国承诺减排为前提。美国人的拒签理由是要求以中国承诺减排为前提。92.逆变电源技术逆变电源技术在光伏发电系统中的应用在
5、光伏发电系统中的应用10光伏发电系统组成光伏发电系统组成独立供电系统独立供电系统PV组件蓄电池充放电控制器DC负载(或AC负载)并网系统并网系统PV组件逆变器电网AC负载11光伏并网发电系统的分类光伏并网发电系统的分类目前常用的光伏并网发电系统可以按照系统功能分为目前常用的光伏并网发电系统可以按照系统功能分为两类两类:1 1、不含蓄电池环节的、不含蓄电池环节的“不可调度式光伏并网发电系统不可调度式光伏并网发电系统”;2 2、含有蓄电池组的、含有蓄电池组的“可调度式光伏并网发电系统可调度式光伏并网发电系统”。12不可调度式光伏并网发电系统不可调度式光伏并网发电系统不可调度式光伏并网发电系统中,并
6、网逆变器将光伏阵列产生的直流电能转化为和电网电压同频、同相的交流电能。当主电网断电时,系统自动停止向电网供电。白天,当光伏系统产生的交 流电能超过本地负载所需时,超过部分馈送给电网。其它时间,特别是夜间,当本地负载大于光伏系统产生的交流电能时,电网自动向负载提供补充电能。13可调度式光伏并网发电系统可调度式光伏并网发电系统核心逆变器一般核心逆变器一般由并网逆变器和由并网逆变器和蓄电池充电器蓄电池充电器两部分组成。两部分组成。系统中核心逆变器配备有主开关系统中核心逆变器配备有主开关和重要负载开关。对重要交流负和重要负载开关。对重要交流负载而言,系统载而言,系统兼具不间断电源的兼具不间断电源的作用
7、。作用。可调度系统不仅能向电网馈送同可调度系统不仅能向电网馈送同频同相的正弦波电能,而且还可频同相的正弦波电能,而且还可作为电网终端的作为电网终端的有源功率调节器有源功率调节器用于补偿电网终端缺乏的无功分用于补偿电网终端缺乏的无功分量以稳定电网电压,同时亦可抵量以稳定电网电压,同时亦可抵消有害的高次谐波分量。消有害的高次谐波分量。大功率可调度式光伏并网发电装大功率可调度式光伏并网发电装置可以根据运行需要自由确定并置可以根据运行需要自由确定并网电流的大小,有益于网电流的大小,有益于电网调峰电网调峰。提高电网的运行质量。提高电网的运行质量。14可调度式光伏并网发电系统的现状可调度式光伏并网发电系统
8、的现状 可调度式光伏并网系统的储能环节目前主要为蓄电池,将来可能逐步为制氢、燃料电池等新技术所替代。其应用规模当前还很难与不可调度式相比较,因为:1.蓄电池组的寿命较短:目前免维护蓄电池在良好环境下的工作寿命通常估计为5年,而光伏阵列稳定工作的寿命则在2530年左右2.蓄电池组的价格在目前仍相对昂贵;3.蓄电池组较为笨重,需占用较大空间,如有漏液,则会泄漏出腐蚀性液体;此外报废的蓄电池必须进行后处理,否则将会造成“铅污染”;4.不可调度式光伏并网发电系统的集成度高,其安装和调试相对方便,可靠性也高。15光伏并网逆变器的分类光伏并网逆变器的分类 光伏并网系统逆变器按控制方式分类,可分为电压源电压
9、控制、电压源电流控制、电流源电压控制和电流源电流控制四种方法。以电流源为输入的逆变器,其直流侧需要串联一大电感提供较稳定的直流电流输入,但由于此一大电感往往会导致系统动态响应差,因此当前世界范围内大部分并网逆变器均采用以电压源输入为主的方式。逆变器与市电并联运行的输出控制可分为电压控制和电流控制。如果逆变器的输出采用电流控制,则只需控制逆变器的输出电流以跟踪市电电压,即可达到并联运行的目的。由于其控制方法相对简单,因此使用比较广泛。综合以上所述原因,光伏并网逆变器一般都采用电压源输入、电流源输出的控制方式。16并网逆变器的分类并网逆变器的分类工频变压器隔离并网逆变器高频变压器隔离并网逆变器 无
10、变压器绝缘并网逆变器 17光伏并网逆变电源关键技术光伏并网逆变电源关键技术并网电流控制方式光伏阵列的最大功率跟踪多机并联群控优化孤岛效应电磁噪声EMC和EMI系统的各种保护措施高效率的电路结构和控制方式远程数据通讯和管理18并网电流控制并网电流控制滞环控制的电流瞬时值比较方式滞环控制的电流瞬时值比较方式把指令电流i*i*和实际输出电流i的偏差i*-ii*-i作为滞环比较器的输入.通过比较器的输出控制器件V1和V2的通断.V1(或VD1)通时,i i增大;V2(或VD2)通时,i i减小;19并网电流控制并网电流控制环宽过宽时,开关频率低,跟踪误差大;环宽过宽时,开关频率低,跟踪误差大;环宽过窄
11、时,跟踪误差小,但开关频率过高,开关损耗增大;环宽过窄时,跟踪误差小,但开关频率过高,开关损耗增大;输出侧电抗输出侧电抗L大时,大时,i的变化率小,跟踪慢;的变化率小,跟踪慢;输出侧电抗输出侧电抗L小时,小时,i的变化率大,开关频率过高;的变化率大,开关频率过高;滞环控制的电流瞬时值比较方式滞环控制的电流瞬时值比较方式20并网电流控制并网电流控制硬件电路简单易控;硬件电路简单易控;实时控制,电流响应快;实时控制,电流响应快;毋需斩波,输出电压中不含特定毋需斩波,输出电压中不含特定频率的谐波分量;频率的谐波分量;若滞环的宽度固定,电流跟随的若滞环的宽度固定,电流跟随的误差范围是固定的,但电力半导
12、误差范围是固定的,但电力半导体器件的开关频率却是变化的,体器件的开关频率却是变化的,这将导致电流频谱较宽,增加了这将导致电流频谱较宽,增加了滤波器设计的难度,可能会引起滤波器设计的难度,可能会引起间接的谐波干扰。间接的谐波干扰。采用滞环比较器的瞬时值比较方式采用滞环比较器的瞬时值比较方式滞环控制的电流瞬时值比较方式的特点:滞环控制的电流瞬时值比较方式的特点:21并网电流控制并网电流控制定时控制的电流瞬时值比较控制方式定时控制的电流瞬时值比较控制方式 不用滞环比较器,而是设置一个固定的时钟,以固定采样周期对指令信号和被控制变量进行采样,根据偏差的极性来控制开关器件通断在时钟信号到来的时刻,如i
13、i*,V1断,V2通,使i减小每个采样时刻的控制作用都使实际电流与指令电流的误差减小22并网电流控制并网电流控制该方式可以避免器件开关频率过高的情况发生。器件的最高开关频率为时钟频率的1/2。不足之处在于:补偿电流的跟随误差是不固定的。精度相对较低。定时控制的电流瞬时值比较方式定时控制的电流瞬时值比较方式 定时控制的电流定时控制的电流瞬时值比较控制方式的特点:瞬时值比较控制方式的特点:23并网电流控制并网电流控制跟踪实时电流的三角波比较方式跟踪实时电流的三角波比较方式该控制方式原理如图所示,它将指令电流ic*和并网电流ic的实时值进行比较,两者的偏差ic经放大器A后与三角波进行比较,以输出PW
14、M信号。放大器A多采用比例或比例积分放大器,其系数直接影响电流跟踪特性24并网电流控制并网电流控制跟随误差较大;软硬件相对复杂;输出电压中含有主要与三角载波相同频率的谐波;放大器的增益有限;功率器件的开关频率固定地等于三角载波的频率;电流响应相对于瞬时值比较方式为慢。跟踪实时电流的三角波比较方式跟踪实时电流的三角波比较方式跟踪实时电流的三角波比较方式的特点跟踪实时电流的三角波比较方式的特点 25并网电流控制并网电流控制瞬时值比较方式和三角波比较方式各有优缺点,瞬时值比较方式和三角波比较方式各有优缺点,不能孤立地评价孰优孰劣,实际应用中必须根据不能孤立地评价孰优孰劣,实际应用中必须根据系统要求按
15、需选择。两种方法在实际应用中大体系统要求按需选择。两种方法在实际应用中大体上各占一半,基本相当。上各占一半,基本相当。26MPPTMPPT最大功率跟踪控制最大功率跟踪控制太阳电池的原理与构造太阳电池的原理与构造 太阳能电池的基本特性和二极管类似,可用简单的PN结来说明。电池单元是光电转换的最小单元,一般不单独作为电源使用。将太阳能电池单元进行串、并联并封装后就成为太阳能电池组件,功率一般为几瓦、几十瓦甚至数百瓦,众多太阳能电池组件按需要再进行串、并联后形成太阳能电池阵列,就构成了“太阳能发电机(Solar Generator)”。27MPPTMPPT最大功率跟踪控制最大功率跟踪控制理想PN结单
16、元太阳能电池的电流电压(IV)的关系如式所示:I:PN结的电流结的电流(A);I0:反向饱和电流反向饱和电流(A);V:外加电压外加电压(V);q:电子电荷电子电荷(1.610-19C);K:是玻耳兹曼常数是玻耳兹曼常数(1.3810-23J/K);T是绝对温度是绝对温度(K)。太阳电池的原理与构造太阳电池的原理与构造 28MPPTMPPT最大功率跟踪控制最大功率跟踪控制太阳能电池阵列的太阳能电池阵列的I-V特性是并网逆变系统进行分析的特性是并网逆变系统进行分析的最重要的技术数据最重要的技术数据 之一,如图所示,它具有非线性特之一,如图所示,它具有非线性特质。质。太阳电池的原理与构造太阳电池的
17、原理与构造 29MPPTMPPT最大功率跟踪控制最大功率跟踪控制太阳能电池阵列的几个重要技术参数太阳能电池阵列的几个重要技术参数 1 1、短路电流、短路电流(Isc)(Isc):在给定的日照强度和温度下的最大输出电流;在给定的日照强度和温度下的最大输出电流;2 2、开路电压、开路电压(Voc)(Voc):在给定的日照强度和温度下的最大输出电压;在给定的日照强度和温度下的最大输出电压;3 3、最大功率点电流、最大功率点电流(Im)(Im):在给定的日照强度和温度下相对应的最大功率点的电流;在给定的日照强度和温度下相对应的最大功率点的电流;4 4、最大功率点电压、最大功率点电压(Vm)(Vm):在
18、给定的日照强度和温度下相对应的最大功率点的电压;在给定的日照强度和温度下相对应的最大功率点的电压;5 5、最大功率点功率、最大功率点功率(Pm)(Pm):在给定的日照强度和温度下可能输出的最大功率在给定的日照强度和温度下可能输出的最大功率Pm=ImVmPm=ImVm。太阳电池的原理与构造太阳电池的原理与构造 30MPPTMPPT最大功率跟踪控制最大功率跟踪控制MPPTMPPT的基本概念的基本概念 由于光伏电池的光电转换效率比较低,光伏电池的输出功由于光伏电池的光电转换效率比较低,光伏电池的输出功率受日照强度以及温度影响的特点,为了在限定的条件下率受日照强度以及温度影响的特点,为了在限定的条件下
19、有效利用光伏电池,就要进行最大功率跟踪有效利用光伏电池,就要进行最大功率跟踪(MPPT(MPPTMax Max Power Point Tracking)Power Point Tracking)。光伏并网逆变系统中通常会加入。光伏并网逆变系统中通常会加入一一MPPTMPPT跟踪器。跟踪器。31MPPTMPPT最大功率跟踪控制最大功率跟踪控制几种常用的几种常用的MPPTMPPT算法算法 由P-V特性曲线可以看出:在最大功率点电压的左侧,光伏阵列电池率随其工作点电压的增加而增加;在最大功率点电压的右侧,光伏阵列电池输出功率随其工作点电压的增加而减小。最大功率跟踪(MPPT)的目的通过控制阵列端电
20、压VPV,使阵列能在各种不同的日照和温度环境下智能化地输出最大功率。32MPPTMPPT最大功率跟踪控制最大功率跟踪控制常见的最大功率跟踪控制方法主要有常见的最大功率跟踪控制方法主要有定电压跟踪法定电压跟踪法(CVT)(CVT);扰动观察法扰动观察法(P&O P&O、爬山法、爬山法);电导增量法;电导增量法;间歇扫描法;间歇扫描法;模糊控制算法。模糊控制算法。33MPPTMPPT最大功率跟踪控制最大功率跟踪控制定电压跟踪法定电压跟踪法(CVT)(CVT)不同照度下的不同照度下的PV特性曲线特性曲线在日照强度较高时,诸曲线的在日照强度较高时,诸曲线的最大功率点几乎分布于一条垂直线的两最大功率点几
21、乎分布于一条垂直线的两侧侧,这说明当温度一定时,阵列的最大功率输出点大致对应于某个恒,这说明当温度一定时,阵列的最大功率输出点大致对应于某个恒定电压,这就大大简化了系统定电压,这就大大简化了系统MPPTMPPT的控制设计,即人们仅需从生产厂的控制设计,即人们仅需从生产厂商处获得商处获得VmaxVmax数据并使阵列的输出电压钳位于数据并使阵列的输出电压钳位于VmaxVmax值即可。值即可。CVTCVT式的式的MPPTMPPT控制实际上就是把控制实际上就是把MPPTMPPT控制简化为控制简化为稳压控制稳压控制34MPPTMPPT最大功率跟踪控制最大功率跟踪控制CVT控制的优点:控制的优点:控制简单
22、,易实现,可靠性高;控制简单,易实现,可靠性高;系统不会出现振荡,有很好的稳定性;系统不会出现振荡,有很好的稳定性;可以方便地通过硬件实现。可以方便地通过硬件实现。CVT控制的缺点:控制的缺点:控制精度差,特别是对于早晚和四季温差变化剧烈的地区;控制精度差,特别是对于早晚和四季温差变化剧烈的地区;必须人工干预才能良好运行,更难于预料风、沙等影响。必须人工干预才能良好运行,更难于预料风、沙等影响。采用采用CVT以实现以实现MPPT控制,由于其良好的可靠性和稳定性,控制,由于其良好的可靠性和稳定性,目前在光伏系统中仍被较多使用。目前在光伏系统中仍被较多使用。定电压跟踪法定电压跟踪法(CVT)(CV
23、T)的特点的特点 35MPPTMPPT最大功率跟踪控制最大功率跟踪控制扰动观察法基本原理扰动观察法基本原理 扰动观察法是目前实现扰动观察法是目前实现MPPTMPPT的常用方法之一。的常用方法之一。其原理是先扰动输出电压值其原理是先扰动输出电压值(UPV+U)(UPV+U),再测,再测量其功率变化,与扰动之前功率值相比,若功量其功率变化,与扰动之前功率值相比,若功率值增加,则表示扰动方向正确,可朝同一率值增加,则表示扰动方向正确,可朝同一(+U+U)方向扰动;若扰动后的功率值小于扰)方向扰动;若扰动后的功率值小于扰动前,则往相反(动前,则往相反(-U-U)方向扰动。)方向扰动。36MPPTMPP
24、T最大功率跟踪控制最大功率跟踪控制扰动观察法扰动观察法 37MPPTMPPT最大功率跟踪控制最大功率跟踪控制扰动观察法的优点:扰动观察法的优点:模块化控制回路;模块化控制回路;跟踪法则简明,容易实现;跟踪法则简明,容易实现;扰动观察法的缺点:扰动观察法的缺点:只能在阵列最大功率点附近振荡运行,导致部分功率损失;只能在阵列最大功率点附近振荡运行,导致部分功率损失;初始值及跟踪步长的给定对跟踪精度和速度有较大影响。初始值及跟踪步长的给定对跟踪精度和速度有较大影响。有时会发生程序在运行中的失序(有时会发生程序在运行中的失序(“误判误判”)现象。)现象。扰动观察法的特点扰动观察法的特点 38MPPTM
25、PPT最大功率跟踪控制最大功率跟踪控制扰动观察法的误判扰动观察法的误判 假设日照下降,则对应Vb的输出功率可能为Pc0,工作点在最大功率点左边;当dP/dV0,工作点在最大功率点右边。光伏电池光伏电池P-V和和dP/dV-V关系关系 41MPPTMPPT最大功率跟踪控制最大功率跟踪控制电导增量法的优点:电导增量法的优点:当光伏电池上的光照强度产生变化时,输出端电压能平稳地追当光伏电池上的光照强度产生变化时,输出端电压能平稳地追随其变化,电压波动较扰动观察法小。随其变化,电压波动较扰动观察法小。电导增量法的缺点:电导增量法的缺点:依赖于高精度的电压电流检测且算法较为复杂,计算量大,对依赖于高精度
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 新能源 发电 中的 电源 技术
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【快乐****生活】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【快乐****生活】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。