專利名稱：實現(xiàn)光伏并網(wǎng)微型逆變電源高效率和高可靠性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能光伏發(fā)電，尤其是光伏發(fā)電并網(wǎng)用微型逆變電源，具體地說是一種實現(xiàn)光伏并網(wǎng)微型逆變電源高效率和高可靠性的方法。
背景技術(shù)：
目前，在新能源開發(fā)領(lǐng)域，太陽能光伏發(fā)電是目前主要的發(fā)展方向。而太陽能電池本身的低轉(zhuǎn)換效率是制約光伏發(fā)電目前不能普及的主要因素之一。作為太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要一環(huán)，高轉(zhuǎn)換效率、高可靠性并網(wǎng)用逆變電源的研發(fā)近年來受到了廣泛重視。其中，光伏發(fā)電并網(wǎng)用微型逆變電源十分適合中小型太陽能發(fā)電系統(tǒng)，會推動基于建筑屋頂、墻體和電線干等空間太陽能發(fā)電的廣泛應用。但是，并網(wǎng)用微型逆變器的開發(fā)還存在提高轉(zhuǎn)換效率和改進可靠性相互矛盾等關(guān)鍵技術(shù)問題，本發(fā)明的目的就是要解決這一技術(shù)難題。光伏電池存在最大輸出功率工作點,且最大輸出功率工作點隨光照等環(huán)境因素而變化。為實現(xiàn)最大輸出 功率點跟蹤(MPPT)和輸出功率最大化，電池板兩端的電壓需要相對恒定。這就要求電池板的負載電流也就是逆變器的輸入電流要恒定。但是，高效率的單級逆變電源輸出到電網(wǎng)的電流需要和電網(wǎng)電壓同頻同相，即逆變電源的輸出功率是正弦波變化的。如果忽略逆變電源轉(zhuǎn)換過程的能量損失，光伏電池的輸出功率應和逆變電源輸出功率相等。這就導致光伏電池的輸出電壓也就是逆變電源的輸入電壓是正弦波動變化的，使MPPT不能實現(xiàn)。為了解決這一矛盾，最簡單的辦法是在電池板的兩端并聯(lián)連接一個大容值電容Cin，如

圖1所示。為易于實現(xiàn)MPPT，所需要并接的電容值C由下式給出:
權(quán)利要求
1.一種實現(xiàn)光伏并網(wǎng)微型逆變電源高效率和高可靠性的方法，將兩相輸出電流1utl和1ut2疊加后向電網(wǎng)傳輸能量，其特征是它包括以下步驟: (a)、光伏電池板在最大輸出功率點的輸出電流是10,將光伏電池板的負載電流設(shè)置為兩相Il和12，且其大小用下式表示:11=10* I sin (2 31 ft) |...(2)12=10* [1-1 sin (2 π ft) ]...(3) 其中，f是電網(wǎng)頻率，t是時間，絕對值表示Il和12不小于零，把正弦波的負半周變?yōu)檎胫?，即Il和12的頻率是2f，電池板的總負載電流是11+12=10*[I sin(2 ft) |+1-1 sin(2 π ft) ]=10...(4) (b)、在光伏電池板的輸出端并聯(lián)一個較小容值的薄膜電容，在一個周期T內(nèi)對Il進行積分，得到 I1*T=210*T/ 31 =0.637Ι0*Τ...(5) 即第一相傳輸電流Il占總傳輸電流的63.7%，12占36.3%，12只有Il的57%。(C)、在一個周期T內(nèi)從等量關(guān)系上把12也以正弦函數(shù)表示，即 12= (31 /2-1) *10 I sin (2 π ft) | =0.5710 | sin (2 π ft) |...(6) (d)、Il的控制信號基準電壓Vswl是根據(jù)電網(wǎng)交流電壓而得到的，是電網(wǎng)頻率的2倍，且在電網(wǎng)的正負半周期內(nèi)，和電網(wǎng)電壓同相位，12的控制信號基準電壓是和Vswl互補的，即Vswl=Vm*I sin (2n ft)...(8) Vsw2=Vm*[1-1sin(2n ft) ]...(9) 其中Vm是電網(wǎng)峰值電壓縮小若干倍的取值，f是電網(wǎng)頻率； 由于Il和電網(wǎng)電壓同相且呈現(xiàn)正弦半波波形，逆變器第一相輸出電流1utl通過和電網(wǎng)頻率相同的開關(guān)控制直接輸送到電網(wǎng)，正負半周各用2個開關(guān)； (e)、第二相輸出電流1ut2存儲在小容值的電容Clink上，再通過高頻開關(guān)降壓方式和第一相輸出電流1utl進行疊加，實現(xiàn)向電網(wǎng)傳輸能量。根據(jù)(6)和(8)式,把Clink上存儲的電流變換成和1utl同頻同相的正弦半波電流，即從Clink的第二相輸出電流轉(zhuǎn)換高頻SPWM開關(guān)控制基準電壓是 Vsb=0.57Vswl...(10); 將兩相輸出電流1utl和1ut2疊加后向電網(wǎng)傳輸能量。
全文摘要
一種實現(xiàn)光伏并網(wǎng)微型逆變電源高效率和高可靠性的方法，通過兩相互補進行電流控制。本發(fā)明通過對兩相輸出電流疊加后向電網(wǎng)傳輸能量，該方法不需要使用電解電容，光伏電池板兩端輸出電壓或工作電壓在相對穩(wěn)定的外部環(huán)境下如光照穩(wěn)定的情況下也是穩(wěn)定的，保證了MPPT的實現(xiàn)和電池板輸出功率最大化，同時可實現(xiàn)高可靠性和高轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號H02J3/38GK103219747SQ201310156519
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月28日
發(fā)明者黃勝明, 李俊, 嵇保健, 張廣明, 章偉 申請人:南京工業(yè)大學