光伏发电中的电力电子技术
摘
要: 阐述了太阳能光伏发电系统中电力电子功率变换器的基本 结构和工 作原理, 综述了国
内外光 伏发电系统中电力电子变流技术的发展现状及发展趋势。
关键词 : 电力电子技术; 变换器; 光伏发电系统
v
Princip le and D evelopm en t of the Pow er E lectron ics in Photovoltaic Pow er
Abstrac t:
This paper describes the princ ip le and s truc ture of the pow er converters in photovo ltaic power sys tem, and presents the
latest development trend and research progress o f the power elec tronics in pho tovoltaic pow er.
K ey word s:
power electronics; converter; photovoltaic pow er sys tem
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引言
太阳能光伏电池 所发出的电能是随太阳光辐照度、
环
境温度、负载等变化而变 化的不 稳定直 流电, 是难以 满足
用电负载对 电源品 质要 求的
! 粗电 ∀
[ 1]
, 为此需 要应 用电
力电子变流 技术对 其进 行直流 - 直 流 ( DC - DC )或 直流
- 交流 ( DC- AC )变换, 以获得 稳定的高 品质直流 电或交
流电供给负载或电网 , 如图 1所示。
图 1
典型光伏发电系统基本结构
众所周知, 电力电子电路功率变换技术是和电力电子
器件同步 发展 的
[ 2]
。 1957年 硅晶 闸管 ( SCR ) 问 世, 标志
着以半控型电力电 子器件 ( SCR ) 为主的 传统 电力电 子技
术形成; 而自 20世纪 80年代 以来, 以 全控型 电力 电子器
件 ( GTO, GTR, 功 率 M O SFET, IGBT, M OS 场 控 晶 闸 管
( M CT ), 集成门极换流可关断晶闸管 ( IGCT ) )及功率集成
电路为主的现代电 力电子技术发展尤 为迅速, DC - DC变
换 ( 降压、升压、降压 - 升压、升压 - 降压 )电路拓扑、DC -
A C变换 (逆变 ) 控制技术 ( SPWM, SVPWM )及 逆变器多电
平、多重化技术均得到长足发展。
事实上, 电力电子功率变换器及其控制技术是实现光
伏发电系统能够理 想地向 负载或 电网提供 电力这 一最终
目标的重要物质基 础之一。
本文阐述了光伏直流变 换电路、
光伏逆变电路的的基
本结构和工作原理, 综述了光伏发电系统中电力电子变流
技术的发展现状及 发展趋势。
1
光伏直流变换电路
光伏电池是一 种输出特性 迥异于 常规电 源的 直流电
源, 对电压接受 型负载 (如 蓄电 池 )、电流 接受 型 ( 如永磁
直流电动机 )、纯阻性负载 3种不同类型的负载, 其匹配特
性也迥然相异
[ 3]
。随着天气 (辐照度、温度 ) 变化, 实时调
整负载的伏安特性 使其相 交于光 伏电池伏 安特性 的最大
功率输出点处, 降 低负 载失 配功 率损 失, 实 现 ! 最大 功率
点跟踪 (M PPT ) ∀是光伏直流变换电路的主要功能之一。
光伏直流变换电路主要 有脉冲宽度调制 ( PWM )和脉
冲频率调制 ( PFM ) 两 种方 法, 其 中, PWM 为 常 用控 制方
法。光伏直流变换器主电 路分直 接变换 (直 流斩波 器, 无
变压器隔离 )和间接变换 ( 开关电源 型 DC /DC 变换 器, 有
变压器隔离 )两大类
[ 1]
, 如表 1。