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按當(dāng)前趨勢發(fā)展情況看,光伏(PV)發(fā)電將在它們供應(yīng)能源總量中占到很大比例。把太陽能電池的直流電轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)同步的交流電,有著苛刻的設(shè)計(jì)要求,將來更是如此。光伏逆變器必須在寬功率范圍和運(yùn)行條件下實(shí)現(xiàn)最高效率,并且必須同時(shí)符合嚴(yán)格的安全要求。逆變器的性能最終取決于精確地測量基礎(chǔ)電量。光伏逆變器制造商必須與傳感器制造商密切合作,確保支持光伏技術(shù)的發(fā)展趨勢。   現(xiàn)在的生活要求用“綠色環(huán)保”的可再生能源替代化石燃料以造福于環(huán)境。預(yù)測不久的將來的供電系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)情景包括多種能源,其中太陽能有多種配置規(guī)模,既有占地?cái)?shù)公頃的大型電站,也有單戶家庭使用的裝置。這將推動光伏(PV)太陽能逆變器市場強(qiáng)勁增長。即使在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)低迷的情況下,預(yù)計(jì)光伏市場將在2013年達(dá)到340億美元。關(guān)于光伏市場的考慮因素中,較新的是預(yù)計(jì)各種規(guī)模的裝置都將接入電網(wǎng);即使家用的單戶系統(tǒng),如果發(fā)電量超出局部負(fù)載的需要,也能向電力公司輸送和出售電力。   光伏系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)其潛能,就必須提高發(fā)電效率以降低每千瓦成本。眾所周知,太陽能電池制造商一直努力提升把太陽輻射轉(zhuǎn)換為電力的基礎(chǔ)效率;光伏制造商也在設(shè)計(jì)下一代逆變器,通過增加診斷和其他功能提高功率和效率,增加智能化和功能。最新的動向是多串技術(shù):把系列相連的太陽能電池組成的多個(gè)串連接到單個(gè)逆變器上,其中每塊電池都有自己的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)裝置,從而最大限度地產(chǎn)生能量。太陽能電池是不易使用的電源。電池是開路,輸出的額定電壓約0.6伏:通常每個(gè)太陽能電池板最多有72塊電池,形成44伏的開路。短路電池可以輸出一定水平的電流。在這些極限之間的一個(gè)點(diǎn)上,電池將在一定電壓和電流下輸出最大功率。這個(gè)最大功率點(diǎn)隨運(yùn)行條件(如投射的太陽輻射水平)變化,因此逆變器必須跟蹤這個(gè)點(diǎn)以保持最高效率。設(shè)計(jì)人員依靠瞬時(shí)采集數(shù)據(jù)的電壓和電流傳感器,通過軟件運(yùn)算法則做到這一點(diǎn)。   逆變器的輸出電流一般在15到50Arm,通過傳感器測量到脈寬調(diào)制(PWM)正弦波控制器的反饋輸出,測量進(jìn)入電網(wǎng)的電量。控制器主要基于微處理器或數(shù)字信號處理器,這些處理器備有+5伏電源,與電子控制系統(tǒng)的其他有功組件共用工作電壓基準(zhǔn)。LEM的HMS電流傳感器使用+5伏電源運(yùn)行。通過單獨(dú)的管腳提供內(nèi)部基準(zhǔn)電壓(2.5伏),使它們易于和DSP或微處理器一同使用。但是,它們也能承受這些DSP的外部基準(zhǔn)(1.5到2.8伏之間),從中生成自己的基準(zhǔn)。這使整個(gè)應(yīng)用更加高效,有利于在計(jì)算誤差時(shí)消除基準(zhǔn)漂移。   太陽能電池板采用的逆變器通過變壓器或者使用直連式無變壓器設(shè)計(jì)接入電網(wǎng)。根據(jù)布局情況,前一種方法可在電網(wǎng)接入點(diǎn)使用工頻變壓器,或者使用高頻變壓器作為逆變器電路內(nèi)部的隔離點(diǎn)?;诘皖l變壓器的電路提供內(nèi)在的保護(hù),能夠防止直流電注入交流電網(wǎng),但變壓器本身的損耗會造成效率損失。由于IGBT交換不夠精確等原因,逆變器的交流輸出可能有直流成分;逆變器控制回路中采用的電流傳感器的直流偏移本身顯示為輸出電路的直流成分,因此偏移應(yīng)當(dāng)盡量減小。電網(wǎng)可接受的直流供電受到非常嚴(yán)格的限制;設(shè)計(jì)人員面臨的問題不僅是這些限制在各國存在差異,而且有的以額定電流百分比表示(如0.5%),有的以低至20 mA(英國標(biāo)準(zhǔn))的絕對限值表示。所有情況下,都需要測量很大的交流電流中的很小的直流電流,同時(shí)需要有最小的偏移和漂移。   另一個(gè)安全問題是對地漏電。無變壓器的配置下,任何情況下太陽能電池板漏電容或人體阻抗都有接地通路。需要采用剩余電流裝置(RCD)探測不安全的入地電流,或者再次采用適當(dāng)規(guī)格的電流傳感器,把RCD功能嵌入逆變器設(shè)計(jì)。通過這種

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