太阳能电池与市电同步的双直流逆变技术研究

摘要

近年来光伏应用成了新能源行业的热点，各国为了大力支持光伏产业发展都推出了各项政府补贴的扶持政策，我国的累计光伏装机数量已跃居世界第一。然而，现有的光伏发电难以实现真正的商业盈利，环保价值远大于其商业价值。利用蓄电方式的光伏技术中，蓄电池成本大过其节省的电费，而并网虽可节约蓄电成本，但严格的幅值、相位、频率和高次谐波等技术指标要求使得其逆变器成本也高，并且只适用于远离城市的大范围面积地区建造太阳能电站。借助房顶面积进行分布式的太阳能入网供电，在政府给予每度电约几毛钱的补贴政策下大力推广，其目的还是扶持光伏产业最终实现商业盈利走向市场化的健康发展道路。
　　本文根据当前太阳能光伏技术的应用和发展现状，分析了传统逆变电路的拓扑结构的异同点和各自的适用条件。在本研发团队已建立的光伏-市电耦合技术基础上提出了一种新的 DC-DC-AC逆变方案，即通过来自市电跟踪采样的信号驱动双路单向可控硅控制两路DC-DC电路交替供电，确保相位、频率与市电保持一致。并且DC-DC变换器引入了取自市电的反馈信号，使之输出电压波形随市电改变，保证了输出稳定性，也提高了其负载能力。
　　为了充分利用在任意光照条件下的光伏电源的不同功率输出，本文探究一种光伏输出逆变协同市电供电的方案：光伏逆变的电量足以承担负载时由其独立为负载供电，而当其逆变电量无法满足负载额定功率时，协同市电为负载同时供电，达到互补供电的效果。设计和实施了一种基于开关器件的隔离供电电路，使市电和逆变输出端均只能单向为负载提供能量不会串入对方电路网络中。这种并线不并网的设计，既节约了蓄电池和远距离传输所需的成本，也规避了入网的严格的技术指标约束。经过调试和改进，运用MOS管导通时的低阻特性取代可控硅降低传输过程中损耗。最终测试结果验证了其光伏逆变系统新方案有效可行，并在协同市电供不同负载情况下运行稳定，达到节电又省钱的目标。

目录

第一章 绪论

§1.1 研究背景及选题意义

§1.2 太阳能光伏发电研究现状

§1.3 课题主要研究任务

第二章 太阳能电池逆变电源系统基础研究

§2.1 太阳能电池基本特性

§2.2 太阳能电池的光强温度特性

§2.3 太阳能电池协同市电供电系统

§2.4 DC-AC逆变技术

§2.5 本章小结

第三章 互补市电供电逆变电路方案设计

§3.1 基于EG8010+IR2110S 全桥逆变方案

§3.2 基于可控硅控制的逆变方案原理

§3.3 互补市电单向隔离电路

§3.4 本章小结

第四章 互补市电供电直流部分

§4.1 推挽升压DC-DC电路

§4.2 基于UC3843的DC-DC电路

§4.3 逆变系统设计及调试

§4.4 硬件抗干扰设计及保护措施

§4.5 本章小结

第五章 实验测试与分析

§5.1 实验系统结构

§5.2 DC-DC部分实验测试

§5.3 全桥逆变电路实验测试

§5.4 基于单向可控硅逆变方案实验测试

§5.5 本章小结

第六章 总结与展望

§6.1 工作总结

§6.2 工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间的主要研究成果