太阳能光伏并网发电及其逆变控制

太阳能光伏并网发电及其逆变控制_(新能源与微电网技术)，太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。 地球轨道上的平均 太阳辐射强度为 1367kW/ m 2 。 地球赤道的周长为 40000km， 从而可计算出， 地球 获得的能量可达 173000TW。 太阳能在海平面上的标准峰值强度为 1kW/ m 2 ， 地球 表面某一点 24h 的年平均辐射强度为 0. 20kW/ m 2 ， 相当于有 102000TW 的能量， 人 类依赖这些能量维持生存。 太阳是一个巨大、 久远、 无尽的能源。 尽管太阳辐射到 地球大气层的能量仅为其总辐射能量 （约为 3. 75×10 26W） 的 22 亿分之一， 但已 高达 173000TW， 也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于 500 万 t 煤燃 烧释放的能量。 地球上的风能、 水能、 海洋温差能、 波浪能和生物质能以及部分潮 汐能都是来源于太阳； 即使是地球上的化石燃料 （如煤、 石油、 天然气等） 从根 本上说也是远古以来储存下来的太阳能， 所以广义的太阳能所包括的范围非常大， 狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、 光电和光 ### 太阳能光伏并网发电及其逆变控制 #### 一、太阳能资源概述 太阳能是一种清洁、可再生的能源，其来源是太阳内部的核聚变反应所产生的能量。太阳辐射到地球的能量巨大且持久，根据地球轨道上的平均太阳辐射强度（约1367kW/m²）和地球赤道周长（约40000km），可以计算出地球每年接收到的能量约为173000TW。即使考虑到大气层的吸收和散射等因素，地表某一点24小时的年平均辐射强度仍有0.20kW/m²，即每年大约有102000TW的能量可供人类使用。 地球上的许多能源形式实际上都可以追溯到太阳能，例如风能、水能、海洋温差能、波浪能以及生物质能等。此外，化石燃料（如煤、石油、天然气）本质上也是远古时期植物和动物生命体储存的太阳能。 #### 二、光伏并网发电系统原理 光伏并网发电系统是指将太阳能光伏板产生的直流电转换为交流电后，接入公共电网的一种发电方式。这一过程中关键的技术之一是逆变控制技术，即如何高效、稳定地将直流电转化为符合电网要求的交流电。 **光伏并网发电系统的主要组成部分包括：** 1. **太阳电池板**：将太阳光转化为直流电。 2. **光伏逆变器**：将直流电转换为与电网相匹配的交流电。 3. **最大功率点跟踪技术（MPPT）**：确保光伏板始终工作在其最大功率点附近，提高能量转换效率。 4. **孤岛检测与防止技术**：防止电网故障时，光伏系统独立运行可能对维修人员造成的危险。 5. **低电压穿越技术**：保证系统在电网电压骤降时仍能保持稳定运行。 #### 三、光伏逆变器的关键技术 光伏逆变器是光伏并网发电系统的核心部件，它不仅需要将直流电转换为交流电，还需要保证输出的电能质量满足电网的要求。为此，逆变器的设计需要考虑以下关键技术： 1. **电路拓扑**：选择合适的电路结构对于提高逆变器的转换效率至关重要。 2. **控制策略**：包括基本的PWM控制、载波同步调制、空间矢量调制等，不同的控制方法会影响到逆变器的性能指标。 3. **最大功率点跟踪技术**：通过对光伏阵列输出特性的实时监测和调整，确保逆变器始终工作在最优状态下。 4. **并网标准遵循**：逆变器需要满足当地的电网接入标准，比如电压、频率等参数的要求。 #### 四、碳化硅MOS与碳化硅模块的应用 随着碳化硅（SiC）等新型半导体材料的发展，基于碳化硅的MOSFET和模块因其优异的性能被广泛应用于光伏逆变器中。相较于传统的硅基器件，碳化硅器件具有以下优势： 1. **高耐压能力**：能够承受更高的电压，适用于高压系统。 2. **低导通损耗**：在相同电压等级下，导通电阻更低，损耗更小。 3. **高频操作**：支持更高的开关频率，有助于减小外部滤波器的体积和重量。 4. **高温稳定性**：能够在较高的温度下稳定工作，扩大了逆变器的应用场景。 《太阳能光伏并网发电及其逆变控制》这本书全面覆盖了太阳能光伏发电的基础理论和技术实践，从太阳电池技术到光伏并网逆变器的电路拓扑、控制策略等方面进行了深入探讨。对于希望深入了解光伏并网发电技术的读者来说，本书是一份宝贵的参考资料。