風(fēng)光逆變并網(wǎng)系統設計與實(shí)現

　0 引言

　　近二百年來(lái)，人類(lèi)利用煤、石油及天燃氣作為能源，使生產(chǎn)力提高近200倍。然而化石能源逐步枯竭，而且污染等也很?chē)乐?。隨著(zhù)能源問(wèn)題的日益突出，尋找新型綠色能源已經(jīng)是刻不容緩的問(wèn)題。而在公認的綠色能源中，數太陽(yáng)能和風(fēng)能是最容易獲取并高效利用的能源。

　　本文以太陽(yáng)能，風(fēng)能為中心，設計一個(gè)風(fēng)光并網(wǎng)發(fā)電的模擬裝置，能夠將太陽(yáng)能或者風(fēng)能發(fā)電機的直流電壓轉換為交流電，并檢測外網(wǎng)交流電的頻率和相位，動(dòng)態(tài)的調整自己的交流電的波形，使得與外網(wǎng)電能同頻同相。該裝置在設計時(shí)考慮了發(fā)電機的內阻。在測試時(shí)以60 V直流穩壓電源模擬理想的太陽(yáng)能電池板或者風(fēng)力發(fā)電機，電源輸入級串聯(lián)一個(gè)30 Ω功率電阻模擬發(fā)電部分的內阻。

　　該裝置體積小巧，成本低廉，易于量產(chǎn)，人界交互界面友好，并附帶輸入電壓監控，輸出過(guò)流監控實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)相位監控等多種監控設置也使得該裝置安全性能很好。稍加改動(dòng)即可廣泛應用。

　　1 方案論證

　　1.1 主功率電路拓撲方案

　　方案一：全橋逆變。

　　全橋由4只功率開(kāi)關(guān)管管組成，分為2組，其中Q1和Q4為一組，Q2和Q3為一組，兩組交替通斷，輸出交流方波電壓經(jīng)LC低通濾波器后得到交流正弦輸出電壓(見(jiàn)圖1)。全橋型逆變器的輸出濾波電容電壓連續可測的。該電路輸出經(jīng)LC濾波后便能得到很好的波形。

方案二：雙Boost DC/AC單級變換電路拓撲結構。

　　該結構由2個(gè)對稱(chēng)的電流雙向流動(dòng)的Boost DC/DC變換電路組成(見(jiàn)圖2)。負載R跨接在兩個(gè)電容之間，通過(guò)兩邊電流的雙向流動(dòng)，從而在負載上實(shí)現交流工頻電壓輸出的效果。開(kāi)關(guān)M1～M4均為由MOSFET和二極管組成的能量可以雙向流動(dòng)的可控開(kāi)關(guān)。由于電路工作在完全對稱(chēng)的狀態(tài)下，因此對L1和L2的選擇特別敏感，如果不對稱(chēng)則會(huì )照成輸出波形失真。

　　方案二在正弦的正半軸和負半軸是兩個(gè)濾波電路完成的，所以在波形的失真度上完成有難度，而方案一是由同一個(gè)電感濾波得到的，濾波后正弦失真度非常小。故采用方案一。