1. 系统功能说明
使用LPCS2000B开发的风光太阳能光伏电站逆变电源系统,主要功能是将太阳能电池发出的直流电逆变成三相交流电送入电网.并解决并网逆变中的最大转换效率、谐波干扰、保护等问题.
2. 系统功能框图
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3. 系统控制部分描述
控制部分完成的功能是控制功率部分产生与电网同相位的电压,并跟踪实际输出功率,使电源的输出功率与太阳能电池的最大输出功率相等.
控制部分是LPCS2000B电源控制板,控制板的核心器件是Ti公司生产的工业DSP TMS320F2801.通过DSP多通道高速ADC采样分别监测电网电压、太阳能电池端电压、太阳能电池输出电流、直流调压输出电压.同时,DSP产生用于调压和换向的开关管动作,产生正弦波输出.
系统可通过本地控制面板控制,同时提供基于RS232接口的远程控制.
4. 系统功率部分描述
a) 太阳能电池方阵
由50Wp的多晶硅太阳能电池组件组成,由24块组件串联,9块子方阵并联.开路电压DC510V,短路电流DC27A,最佳工作电压DC408V,最佳工作电流DC25A.
b) 直流调压电路
把太阳能电池产生的直流电压调制为100Hz,220V(RMS)的馒头波形.
c) 全桥换向电路
把100Hz的单极性馒头波形换向成为50Hz双极性交流波形.
d) 三相变压器
通过三相变压器,与输电网络耦合.
5. 提高太阳能利用效率的MPPT
最大功率点跟踪控制(MPPT)策略实时监测光伏阵列的输出功率,采用干扰观测控制算法预测当前工况下阵列可能的最大功率输出,通过改变当前阻抗情况来满足最大功率输出的要求.
当温度和光照强度一定时,太阳能电池端电压与输出功率的关系图.
6. 系统保护描述
a) 并网保护
光伏并网系统作为电力系统的一部分需要接入保护装置,一方面对光伏发电系统保护,防止孤岛效应等发生;另一方面需要安装继电保护装置,防止线路事故或是功率失稳.
这些保护功能包括低电压保护、过电压保护、低频率保护、过频率保护、过电流保护和孤岛保护.
b) 孤岛问题
逆变器失去了并网赖以参考的电网系统电压,这种情况称之为孤岛效应.孤岛效应的产生可能会使电网的重新连接变得复杂,且会对电网中的元件产生危害.
本系统采用了被动式和主动式两种孤岛检测技术,保证可靠地检出孤岛现象,确保设备安全.
7. 系统电磁兼容性干扰处理
a) 滤波
通过在控制器与光伏阵列的输出导线处安装差模滤波器,消除从光伏阵列以及光伏阵列与控制器之间导线引起的电磁干扰的影响.
通过在光伏阵列输出的正负极并联合适容值的电容,消除光伏阵列输出电压波动带来的干扰.
在有按键或继电器操作的光伏发电系统中,在控制电路上加入滤波电容.
b) 避雷
一方面安装避雷针,另一方面在光伏阵列输出导线连接处安装避雷器.
c) 接地
将系统的外壳和避雷器的接地端连接到大地上,保证系统和人身安全.
信号接地采用单点接地,防止各电路之间的传导干扰和共地传导干扰.
d) 电磁屏蔽
在壳体内加装导电衬垫,在接缝处涂导电材料,调整紧固钉间距,大开口处加装金属网,把大孔变成多个小孔,整个屏蔽层采用单点接地.
