太阳能、光伏发电与控制技术PPT精选文档.ppt

第4章太阳能、光伏发电与控制技术机械工业出版社4.1太阳的辐射及太阳能简介4.2太阳能的转换与应用4.3太阳能电池与光伏发电原理4.4MPPT光伏变换与控制技术4.5光伏阵列并网逆变器的结构与控制策略4.6光伏发电的制约因素与经济技术评价4.1太阳的辐射及太阳能简介4.1.1太阳简介地面辐射的时空变化特点是：①全年以赤道获得的辐射最多，极地最少。这种热量不均匀分布，必然导致地表各纬度的气温产生差异，在地球表面出现热带、温带和寒带气候；②太阳辐射夏天大冬天小，它导致夏季温度高而冬季温度低。地球上的能流4.2太阳能的技术应用2．太阳能的转换3．太阳能贮存4．太阳能传输5.太阳能的利用太阳能的利用机械工业出版社机械工业出版社尚德大型太阳能发电幕墙机械工业出版社美国最大的光伏发电站-1美国最大的光伏发电站-2机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社4.3太阳能电池与光伏发电原理太阳能电池原理太阳能电池的原理是基于半导体的光伏效应，将太阳辐射直接转换为电能。所谓光电效应，就是指物体在吸收光能后，其内部能传导电流的载流子分布状态和浓度发生变化，由此产生出电流和电动势的效应。在气体、液体和固体中均可产生这种效应，而半导体光伏效应的效率最高。1.半导体的内部结构2.P型半导体的结构3.N型半导体的结构4.太阳能电池晶片的组成5.太阳能晶片受光的物理过程太阳能电池的分类4.3.2太阳能光伏发电原理3.光伏系统分类（2）简单直流系统（SimpleDC）（3）大型太阳能供电系统（LargeDC）该系统的特点是系统中同时含有直流负载和交流负载，整个系统结构比较复杂，整个系统的规模也比较大，同样需要配备较大的太阳能光伏阵列和较大的蓄电池组。如在一些同时具有交流和直流负载的通信基站或其他一些含有交流和直流负载的光伏电站中使用了这种类型的光伏系统。讨论42434.4.1光伏阵列的组成与输出特性光伏电池的输出特性方程：光伏电池模型2．光伏电池的伏安特性MPPT本质上是一个寻优过程。通过测量电压、电流和功率，比较它们之间的变化关系，决定当前工作点与峰值点的位置关系，然后控制电流（或电压）向当前工作点与峰值功率点移动，最后控制电流（或电压）在峰值功率点附近一定范围内来回摆动。在光伏系统中，通常要求光伏电池的输出功率保持在最大，也就是让光伏电池工作在最大功率点，从而提高光伏电池的转换效率。MPPT就是一个不断测量和不断调整以达到最优的过程，它不需要知道光伏阵列精确的数学模型，而是在运行过程中不断改变可控参数的整定值，使得当前工作点逐渐向峰值功率点靠近，使光伏系统运作在峰值功率点附近。常用的MPPT控制算法3、增量电导法根据光伏阵列的P/U曲线，当输出功率为P最大时，即Pmax处的斜率为零。可得：4、模糊逻辑控制法：根据温度、光照等参数进行逻辑推算。5、最优梯度法：以梯度算法为基础的多维无约束最优化问题的数值计算方法。4.4.2光伏发电充电控制策略正极板2铅酸蓄电池充电过程分析3铅酸蓄电池充电控制策略光伏发电蓄电池充电策略1）充电开始阶段，设置最大充电电流为C/10，此时只要充电电流不超过最大允许充电电流，进行最大功率点跟踪，光伏电池输出最大功率给蓄电池充电，如果由于光照强度较大引起充电电流大于最大允许充电电流，则退出最大功率点跟踪控制，此时以最大允许充电电流给蓄电池充电；一旦光照强度减弱导致充电电流小于最大允许充电电流，此时重新进行最大功率点跟踪控制，使光伏电池输出最大功率。2）充电过程中，一旦蓄电池两端电压上升到某一设定值，逐步减小最大允许充电电流，如图中曲线C2、C3、…Cn所示。以不同充电速率重复上面充电过程，经过若干次循环后，最大允许充电电流下降到C/100，此时蓄电池完全充满。4充电控制器电路设计工作原理基于DSP的充电电路结构634.5光伏阵列并网逆变器的结构与控制策略4.5.1光伏阵列并网逆变器的结构4.5.1光伏阵列并网逆变器的结构4.5.1光伏阵列并网逆变器的结构4.5.1光伏阵列并网逆变器的结构4.5.1光伏阵列并网逆变器的结构4.5.1光伏阵列并网逆变器的结构由于C1的容量较小，流过C1的工频电流很小可以忽略，则逆变H桥输出基波电压和工频电网电压可表示为：733．仿真（参见示例）4．软硬件设计1.主电路2.处理器3.驱动设计4.电源设计5.信号采集76信号采集程序设计3．并网系统的保护与光伏发电并网的孤岛问题孤岛下发电系统继续运行存在的问题主要的孤岛检测方法：4.6光伏发电的制约因素与经济技术评价年份效率（%）光伏电池光伏阵列发电主要存在以下问题：１．光伏阵列发电效率低２．光伏阵列发电系统的造价成本高３．光伏阵列发电系统的运行受气候环境因素影响大４．光伏电池组件的制造需要