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分析光伏逆变器接入电网与安全问题

2012-06-12 15:02
络遇
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  光伏逆变器设计人员必须遵守的规格很可能变得更加严苛。例如,和限制直流电输入电网一样,可能就逆变器输出电流的谐波总量的容许水平达成某种共识;目前存在根据布局情况设有多种本地限制。这要求在远高于50或60赫兹的电网频率下精确地测量电流。

  没有接入电网的逆变器,例如备用系统的充电电池,不受国家电网,但是必须符合许多相同的安全和效率要求。

  各国政府和电力公司预计,光伏(PV)发电将在它们供应的能源总量中占到很大比例。把太阳能电池的直流电转化为与电网同步的交流电,在设计上有苛刻的要求,将来更是如此。光伏逆变器必须在宽功率范围和运行条件下实现最高效率,并且必须同时符合严格的安全要求。逆变器的性能最终取决于精确地测量基础电量。光伏逆变器制造商需要与传感器制造商密切合作,确保支持光伏技术的最新趋势。

  我们的世界要求用“绿色”的可再生能源替代化石燃料以造福于环境。预测不久的将来的供电系统的现实情景包括多种能源,其中太阳能有多种配置规模,既有占地数公顷的大型电站,也有单户家庭使用的装置。这将推动光伏(PV)太阳能逆变器市场强劲增长。即使在当前经济低迷的情况下,预计光伏市场将在2013年达到340亿美元。关于光伏市场的考虑因素中,较新的是预计各种规模的装置都将接入电网;即使家用的单户系统,如果发电量超出局部负载的需要,也能向电力公司输送和出售电力。

  光伏系统要实现其潜能,就必须提高发电效率以降低每千瓦成本。众所周知,太阳能电池制造商一直努力提升把太阳辐射转换为电力的基础效率;光伏制造商也在设计下一代逆变器,通过增加诊断和其他功能提高功率和效率,增加智能化和功能。最新的动向是多串技术:把系列相连的太阳能电池组成的多个串连接到单个逆变器上,其中每块电池都有自己的最大功率点跟踪(MPPT)装置,从而最大限度地产生能量。太阳能电池是不易使用的电源。电池是开路,输出的额定电压约0.6伏:通常每个太阳能电池板最多有72块电池,形成44伏的开路。短路电池可以输出一定水平的电流。在这些极限之间的一个点上,电池将在一定电压和电流下输出最大功率。这个最大功率点随运行条件(如投射的太阳辐射水平)变化,因此逆变器必须跟踪这个点以保持最高效率。设计人员依靠瞬时采集数据的电压和电流传感器,通过软件运算法则做到这一点。

  逆变器的输出电流一般在15到50Arm,通过传感器测量到脉宽调制(PWM)正弦波控制器的反馈输出,测量进入电网的电量。控制器主要基于微处理器或数字信号处理器,这些处理器备有+5伏电源,与电子控制系统的其他有功组件共用工作电压基准。LEM的HMS电流传感器使用+5伏电源运行。通过单独的管脚提供内部基准电压(2.5伏),使它们易于和DSP或微处理器一同使用。但是,它们也能承受这些DSP的外部基准(1.5到2.8伏之间),从中生成自己的基准。这使整个应用更加高效,有利于在计算误差时消除基准漂移。

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