首页‘凤凰娱乐平台• 此种方式要两种结构形式，如图1.12(a) 采用了带高频变压器的DC/DC变换装置， 经过绝缘和变压后再逆变输出，逆变器 仍然是采用PWM产生电网频率的交流。 图1.12(b)部分采用D/cDC变换装置的 结构形式，使用DC/DC变换装置前级， 省略了其输出滤波环节，经过高频变压 器再直接接AC/AC变换环节产生电网频 率的交流电。
• 联网逆变器是联网光伏发电系统中的核心部件 和关键技术。它与一般逆变器不同之处在于不 仅可将直流电转换为交流电，并且还对转换的 交流电的频率、电压、电流、相位、有功、无 功、同步、电能品质(电压波动高次谐波)等进 行控制。目前，己进入实用的联网逆变器有三 种回路形式:电网频率变压器绝缘方式、高频变 压器绝缘方式和无变压器方式。
• 按是否允许通过供电区变压器向主电网 馈电，联网光伏系统分为可逆流和不可 逆流系统，系统结构如图1.3所示。当联
置，系统也可称为有贮能系统，结构如 图1.4所示。有贮能系统主动性较强，当
• ②利用场地广泛、灵活，既可以离开电网单独 运行也可以与电网联网运行;
• ④接近负荷中心，减小输配电网的传输功率， 减小或推迟输配电线路的建设和更新:
• 基于以上的优点，太阳能光伏发电得到 了各国普遍认同，越来越多的资金和人 力己投入进来，相应的对光伏产业的扶 持政策也纷纷出台。许多国家正在大力 开发并积极鼓励本国人民利用此种资源， 到2010年，世界光伏发电系统累计安装 容量将达15GW。
• 紧紧围绕降低光伏发电成本的各种研究工作一 直在紧张的进行着。其中在电力电子领域，以 提高光伏发电系统中光伏用控制器、逆变器等 关键平衡设备的性能、可靠性、转换效率等为 研究工作的热点课题。本文在此基础上，针对
• 通过控制回路中功率器件的导通与关断， 将光伏电池阵列输出的低压直流电升压 成高压直流电，为DC-AC逆变器的工作 提供前提条件，能保证在直流输入电压 大范围变化的情况下输出稳定的高压直 流电，并同时实现最大功率跟踪控制功 能。
• 图1.15是一个250W AC Module拓扑 结构，前级采用串联谐振DC/DC变换器 结构形式。为消除并网时冲击电流的影 响，在输出回路上串接了两个二极管 (D6、D7)，从电网侧看，二极管的串接 使得与电网连接的高频逆变器不能做为 整流器使用。
• 逆变器的作用就是将光伏电池板和蓄电 池提供的低压直流电逆变成220伏交流 电，供给交流负载使用。
• 蓄电池组一般是由一定数量的铅酸蓄电 池经由串、并联组合而成，其容量的选 择应与光伏电池阵列的容量相匹配。该 部分的主要作用是将光伏电池阵列发出 的直流电直接储存起来，供负载使用。
• 太阳能电池片是一个单一的可发电器件，相当 于一节有0.5V左右电压的电池；而电池组件 则相当于有多节电池经串/并联组成的电池组。 太阳能电池组件的组成数量通常是由系统电压 （蓄电池电压）来决定，通常组件电压是蓄电 池电压的1.4-1.5倍。例如：蓄电池电压为 12V，组件工作电压一般为16.8-18V之间， 那么电池片数量为18V/0.5V，也就是36片。 所以常用数量36或40片，大功率组件为72片。
• 图1.6为最大功率跟踪型的蓄电池充电控制器 结构图，主电路采用Buck（降压电路）软开 关型结构，单片机实现PWM调制变换器占空
• 蓄电池充电控制器实质上为一个DC/DC 变换器装置，它是系统中最为关键的环 节之一，直接关系到整个系统的运行效 率和可靠性。近年来，对其研究也越来 越广泛，各种控制形式和拓扑结构相继 提出。
• 图1.5为采用脉冲频率调制(PFM)的蓄电池控 制器主电路图，其结构为一个半桥的DC/DC 变换装置，具有以下特点:
• 离网光伏发电系统和联网光伏有贮能系 统中，太阳能电池阵列和蓄电池之间必 须有充电控制器，它使太阳能电池始终 工作在最大功率点处，从而提高充电效 率。良好的充电控制器，同时能有效保 护蓄电池不受过充、放电的损害，提高 蓄电池的使用寿命。
• ③各子系统均能使各自太阳能电池工作在最大 输出功率点，整个系统的效率得以提高;
• 近年来，随着新型调速控制理论及功率电子器 件的出现，交流调速技术有了长足的发展，交 流电机效率已逐渐接近直流电动机，而另一方 面，交流电机使用的方便性和牢固性远远超过 直流电动机。因此，目前光伏水泵系统中三相 异步电动机和直流无刷电动机作为驱动电机是 采用最多的。当采用这种结构时，一般也需采 用DC/DC变换器泵升电压并寻优系统最大功 率输出，结构如图1.10所示。
• 经过封装后组合成可以独立作为电源使 用的太阳能电池组件，具有一定的防腐、 防风、防雹、防雨的能力，能够广泛应 用于各个领域和系统。当应用领域需要 较高的电压和电流而单个组件不能满足 要求时，可把多个组件组成太阳能电池 方阵，以获得所需要的电压和电流。
• 由于光伏电池阵列具有强烈的非线性特 性，为保证光伏电池阵列在任何日照和 环境温度下始终可以输出相应的最大功 率，通常引入了光伏电池最大功率点跟 踪（MPPT-Maximum Power Point
• 小功率场合。近年来，这种方式的最小 光伏联网逆变系统一一AC Module （AC光伏组件）发展迅速。
• 图1.13，1.14所示的联网逆变器，为降 低各开关损耗，前级单端反激变换器一 般工作在电流断续状态，以使开关处在 ZCS或ZVS工作状态，提高系统的效率。
• 目前太阳能光伏发电系统大致可分为三 类，离网光伏蓄电系统，光伏并网发电 系统及前两者混合系统。太阳能电池发 电系统是利用光生伏打效应原理制成的， 它是将太阳辐射能量直接转换成电能的 发电系统。它主要由太阳能电池方阵和 逆变器两部分组成。
• 根据用电负载的特点，离网光伏发电系 统可分为直流系统、交流系统和交直流
• 太阳能光伏发电是新能源和可再生能源 的重要组成部分，也是当前世界上最有
• 太阳能光伏发电系统具有以下一些优点: • ①真正的无污染、可再生的绿色能源;
• 在大功率的直流光伏系统中，为了能采 用小功率下的控制器，一般采用“矩阵” 式的系统结构，如图1.9所示。太阳能电 池和DC/DC变换器作为一个子系统，根
这些关键平衡设备中的DC/DC变换器装置进 行了总结和研究，探讨了基于DC/DC变换器 的最大功率点寻优算法、三电平技术、软开关 技术和电磁兼容性等问题。
• 1.2.1离网光伏发电系统 • 未与公共电网联接的太阳能光伏发电系统称为
离网光伏发电系统。此系统中，电能唯一来源 于太阳能电池阵列。为保证稳定性和运行效率， 系统必须配备贮能蓄电池来储存和调节电能， 当在夜晚或日光不强等外在条件影响下，太阳 能电池不能为负载提供足够的能量时，蓄电池 向负载提供能量以保证电能稳定，另一方面， 当日光充足使得系统能提供多于负载所需要的 能量时，蓄电池将贮存多余的电能。
• 此方式结构如图1.11所示，系统采用PWM逆 变器产生电网频率的交流，并使用工频变压器 进行绝缘和变压，因而具有了良好的抗雷击和 削除尖波的性能。
• 工频变压器绝缘方式是目前大功率下采用最多 的结构，但由于采用了工频变压器，无法提高 系统的功率密度，同时控制较复杂且无法检测 直流电流输出的功能。此种方式，没有直接用 到DC/DC变换器装置。
• 1.1课题研究的目的和意义 • 当前，随着煤、石油、天然气等人类社会最主
要能源的日益枯竭，清洁能源即新能源的开发 己越来越受到人们的重视。在这些可再生的清 洁能源中，主要有太阳能、风能、生物质能、 海洋能、地热能等。从20世纪90年代开始，世 界能源电力市场发展最为迅速的已经不再是石 油、煤和天然气，而是太阳能发电、风力发电 等可再生能源。近几年世界能源消耗增长趋势， 按来源分类如表1一1所示。国际一些能源专家 预言:就能源、电力而言，21世纪将是可再生能 源的世纪。
比、改变充电电流，寻优太阳能电池阵列输出 最大功率。此类控制器在充分利用太阳能电池 阵列输出能量的同时，使充电电流成为脉冲电 流，减小了蓄电池的极化。主电路软开关结构 使得开关管实现ZVS关断、ZCS开通，提高 了充电效率。
• 系统中，与光伏水泵相匹配的驱动电机 类型有:不同电压等级的传统直流电动机、
• 顾名思义，联网光伏发电系统是与公共电网相 联接的系统。它可分为集中式大型联网光伏系 统(大型联网光伏电站)和分散式小型联网光伏 系统(住宅联网光伏系统)两大类型。其中大型 联网光伏电站由于投资巨大，建设期长，需要 复杂的控制和配电设备，并要占用大量的土地 面积，使得发电成本较高而发展较慢。住宅联 网光伏系统由于建设容易，投资不大，加上许 多国家激励政策的扶持，因而发展迅速，成为 当前发展的主流。
直流电机的输入电压，改善系统的动态 性能，需要有DC/DC变换装置作为控制 器。
• 图1.8为一个直流光伏水泵系统，控制器 主电路采用Boost变换器（升压电路）， 同没有Boost电路的系统相比较，系统 能明显改善太阳能电池阵列的输出特性 和光伏水泵的动态性能，同时单片机控 制实现太阳能电池阵列的最大功率输出， 从而提高了系统的效率。
• 这意味着未来4~5年，世界光伏产业将 以28%左右的年平均速度发展，成为世 界上发展最快的一个产业。各国可再生 能源法的颁布、快速发展的光伏屋顶计 划、各种减免税政策和补贴政策以及逐 渐成熟的绿色电力价格，为光伏市场的 发展提供了良好的基础。光伏发电的应
• 用领域将由边远和农村地区的补充能源 逐渐向全社会的替代能源过渡。预计到 21世纪中期，太阳能光伏发电将达到占 世界总发电量的10%~20%，成为人类
