10KW 太阳能光伏并网系统概述

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10KW 太阳能光伏并网系统概述
1． 引言
太阳能的大规模应用将是21 世纪人类社会发展进步的一个重要标志。然而
要实现这一目标，首先必须完成太阳能由补充能源向替代能源过渡，即使太阳能
利用由边远无电地区向有电地区的常规供电方向发展。这就要求具有“绿色”电
能转换的光伏并网发电系统。这类光伏并网发电系统将主要用于调峰电站以及屋
顶光伏系统。目前美、日、德等发达国家已推出相应的屋顶光伏计划，仅美国预
计十年内安装容量约300MW。可见发展太阳能光伏并网系统具有深远社会意义。
2． 并网发电的控制原理
80 年代末日本学者S.Nonaka 等率先研制成功一种电流源型光伏阵列并网逆
变器。这种并网逆变器较好地适应了光伏电池类似电源的特性，取得了较好的性
能。但由于采用了电流源逆变主电路，使主电路及控制复杂化，因而没有得到很
好的发展。90 年代以来，随着电力电子及控制技术的发展，电压型PWM 可逆
变流技术越趋成熟。由于其优越的双向功率变流及其电流控制性能，使这类技术
直接应用于光伏阵列的并网发电，并获得了网侧正弦波电流特性，真正实现了“绿
色”电能变换。
单相电压型光伏阵列并网控制系统如图1 所示。
当并网运行时，控制系统控制光伏阵列直流侧电压Ud，当由上升趋势时，
控制系统在光伏阵列的激励下向电网馈电。
电网
图1 并网逆变控制原理
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从图中看出，并网逆变系统由并网逆变四T、交流电感L、功率管（T1～
T4）、直流储能电容C、微处理器控制系统及光伏阵列PV 等组成。
并网运行时网侧电流正弦化控制过程如下：
首先直流给定电压Ud
*与反馈电压Ud 相比较得误差电压信号ΔUd，ΔUd 经
电压调节后输出电流幅值指令Im
*，其相位由与电网电压同步的单位正弦波信号
sinωt 获得，两者相乘得正弦电流指令信号iN
*，经电流调节器控制后，由PWM
模式发生器输出控制信号以强迫输出电流跟踪输入电流，当iN 与UN 反相时，电
能将从光伏阵列向电网馈送。
3． 10KW 光伏并网系统构成
本设计采用13 串9 并阵列组合以最终构成3 个独立单相并网逆变系统联入
3 相4 线电网，每块电池板的功率为85wp。这种设计的优点在于系统运行可靠
性高、易维护，即使某相故障其它两相可继续发电。
10KW 光伏并网系统由光伏阵列、并网逆变器以及配电防雷等装置构成。如
图2 所示。
从图中可以看出，在光伏阵列输出端以及三项四线市电输入端均加装防雷
器，以确保系统运行的安全可靠。
图2 10KW 光伏并网系统构成
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其中交、直流配电柜主要包括交、直流保护开关、防雷器件、直流电压表、
直流电流表、交流电压表以及三相电度表等组成。
并网逆变器与交直流配电柜分开配置。
4． 主要技术指标
技术指标
型号SG220-10K3
额定功率10KW
瞬时最大功率120%，30 秒
输入额定电压234V
输出电压380VAC/220VAC±10%（三相四线）
输出频率50Hz
输出电流15A
输入电压允许范围180VDC～300VDC
网侧功率因数＞0.9
电流波形失真率（THDi） ≤5% (电网THDu＜3%)
逆变效率90%(额定工作点)
体积（深、宽、高） 按用户要求
净重量（Kg） 250
使用环境温度-10℃～+50℃
使用海拔≤1000 米
保护功能说明
输出过载保护负载功率超过120%时，30 秒钟延时后将关断输出
输出短路保护输出万一短路，逆变电源将自动关闭
输入接反保护输入逆变器的直流电压极性接反，逆变器将自动保护
输入欠压保护
输入直流电压低于180VDC 时，逆变电源降自动关闭
且面板“直流异常”灯指示
输入过压保护
输入直流电压高于300VDC 时，逆变电源降自动关闭
且面板“直流异常”灯指示
过热保护逆变电源机箱内温度超过75℃时，输出将自动关闭
交流电压异常保护
当市电电压波动超过220V±15%或市电断电时放电
电源将自动保护，且面板“交流异常”指示