500W光伏并網(wǎng)逆變器方案設計

3 最大功率跟蹤控制MPPT

　　MPPT的實(shí)質(zhì)是一種自尋優(yōu)過(guò)程[4],常用的方法有固定電壓跟蹤法、擾動(dòng)觀(guān)測法、導納微增法和間歇掃描跟蹤法。筆者采用的是間歇掃描跟蹤法。其核心思想是定時(shí)掃描一段(一般為0.5倍～0.9倍的開(kāi)路電壓1陣列電壓,同時(shí)記錄不同電壓下對應的陣列輸出功率值,然后比較不同點(diǎn)太陽(yáng)電池陣列的輸出功率,得出最大功率點(diǎn)。筆者對間歇掃描法進(jìn)行了改進(jìn),即在較短時(shí)間間隔內只在縮小的跟蹤范圍內(Vm-0.1Voc和Vm+0.1Voc)掃描1次。其中Vm和Voc分別是太陽(yáng)能電池陣列的最大功率點(diǎn)工作電壓和陣列開(kāi)路電壓。每隔一段較長(cháng)時(shí)間后再在整個(gè)跟蹤范圍內對各工作點(diǎn)掃描1次。

　　改進(jìn)后的間歇掃描法控制既保持了跟蹤的控制精度又提高了系統運行的穩定性。

4 反孤島效應控制方法

孤島效應是指由于電氣故障、誤操作或自然因素等原因造成電網(wǎng)中斷供電時(shí)各個(gè)用戶(hù)端的太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)逆變器仍獨立運行的現象。一般來(lái)說(shuō),孤島效應可能對整個(gè)配電系統設備及用戶(hù)的設備造成不利的影響,包括并網(wǎng)逆變器持續供電可能危機電網(wǎng)線(xiàn)路維護人員的生命安全：干擾電網(wǎng)的正常合閘過(guò)程：電網(wǎng)不能控制孤島中的電壓和頻率?？赡茉斐捎脩?hù)用電設備的損壞[5]。因此解決光伏并網(wǎng)系統的孤島問(wèn)題顯得尤為重要。

　　筆者提出了一種正反饋頻率擾動(dòng)的反孤島檢測方法。該方法的主要思想是首先判斷當前電網(wǎng)電壓頻率的漂移方向,然后周期性地對輸出電流頻率施以相應的擾動(dòng)。同時(shí)觀(guān)測實(shí)際輸出電流頻率。當輸出電流頻率跟隨擾動(dòng)信號變化即輸出電流頻率可由并網(wǎng)逆變器控制時(shí),就成倍增加擾動(dòng)量。以達到使輸出電流頻率快速變化而觸發(fā)反孤島頻率檢測的目的。

5 實(shí)驗

筆者對500W光伏并網(wǎng)逆變器進(jìn)行了測試。采用8塊額定功率為50W的多晶硅太陽(yáng)電池陣列串連,輸入電壓為100VDC-170VDC,輸出電壓為220VAC,輸出頻率為50Hz。輸入側分別用安培表和伏特表測量太陽(yáng)電池的輸入電壓和電流,輸出側采用FLUKE 43B型電能質(zhì)量分析儀檢測并網(wǎng)逆變器輸出交流電壓和電流的參數和波形。由于輸出交流電流值太小,因此采用在電流探頭上繞8匝后測量。

　　測試結果是太陽(yáng)電池的輸出電壓基本在122V左右,輸出電流為2A,輸出功率為244W。由測試結果可以看出。逆變器的輸出電壓為230.9V,輸出功率為1.45kW／8=181.2W,所以逆變器的效率為0.74,逆變器的效率包括DC-DC變換和DC-AC變換及輔助電源的總效率。逆變器輸出功率因數為0.97,基本保持與網(wǎng)壓同頻和同相。輸出電流的基波分量占電流總量的99.6％,輸出的電能質(zhì)量是令人滿(mǎn)意的。

6 結束語(yǔ)

由實(shí)驗波形可以看出,所設計的光伏并網(wǎng)逆變器工作穩定。性能良好。由于采用了以TMS320F240型：DSP為主的控制電路,系統具有較好的動(dòng)態(tài)響應特性。采用了具有最大功率跟蹤和反孤島控制功能的軟件設計,因而能充分利用太陽(yáng)能電池的能源且能檢測孤島效應的發(fā)生。