電源趨勢：并網逆變器應用新方案

5.1新能源不間斷供電系統的優勢

新能源不間斷供電系統有以下優勢：

1、為用戶提供穩定不間斷的供電系統，解決停電帶來的不便。

2、通過太陽能、風能發電，節能環保為用戶創造經濟效益。

3、覆蓋范圍廣，可面向寫字樓、別墅、居民小區、醫院、通訊基站等。

5、模塊化架構，根據不同的用電需求配制，安裝維護方便。

6、冗余輸出實現多臺并聯，穩定可靠，單一模塊出故障時不影響系統工作。

7、節能環保符合國家提昌的節能減排要求

6.1新能源不間斷供電系統設計

6.2.1并網逆變器設計

并網逆變器不但是新能源不間斷供電系統的主要部件，而且還是系統的核心，是系統設計的重中之重。

6.2.2并網逆變器的參數與技術指標

1、最大輸入電壓450VDC

2、最小輸入電壓150VDC

3、輸入啟動電壓 170VDC

4、 MPPT電壓范圍150～380VDC

5、 最大輸入電流20A

6、 額定輸出功率：3KW

7、 最大輸出電流：13A

8、 額定電網電壓：230Vac

9、 額定電網頻率：50HZ

10、 允許電網電壓：180～260Vac

11、 允許電網頻率：47～51.5HZ

12、 電流THD: 5%

13、 直流電流份量：0.5%

14、 功率因數： ≧0.99

15、 平均效率： 94

16、孤島保護： 有

17、通訊方式： RS485

6.2.4并網逆變器電路拓撲

6.2.5并網逆變器工作原理

太陽能、風能等DC電壓通過防反接電路分兩路給主電路供電，一路供給Boost升壓電路，另一路給輔助電源，輔助電源產生各種電壓給各個電路工作。當DSP上電后首先檢測輸入電壓是否達到啟動電壓的要求，其次檢測電網電壓、頻率是否正常，在這兩個條件滿足的情況下啟動Boost升壓電路使母線電壓穩定在385VDC。在升壓母線電壓穩定的情況下DSP驅動DC-AC逆變橋跟蹤電網頻率與相位，在20秒內電網無異常側閉合繼電器與電網并聯。與電網并聯后，逆變器開始向電網供電，輸出功率由小逐漸變大執行MPPT最大功率的跟蹤。當電網停電時，DSP通過孤島檢測得知電網異常后將輸出關閉并且斷開繼電器，以保障電網檢修人員的安全。（MPPT算法參見6.2. 6；頻率與相位控制參見6.2.7；孤島檢測參見6.2.8）

6.2.6 MPPT控制算法

MPPT最大功率點跟蹤的目的是將光伏電池組件產生的最大直流電能及時的盡可能多的提供給負載，提高太陽能電池的利用率。MPPT最大功率點跟蹤我們采用的是電導增量法公式如下：

由光伏陣列的P-U曲線可知:

1、 當工作點在最大功率點處有dI/dU=-I/U;

2、 當工作點在最大功率點左邊有dI/dU-I/U;

3、 當工作點在最大功率點右邊有dI/dU>-I/U;

式中dI為輸入電流的變化量，dU為輸入電壓的變化量，I為輸入電流，U為輸入電壓.

MPPT的實現：當dI/dU=-I/U時說明MPPT處于最佳功率點，DSP控制現有的輸出電流不變。當dI/dU-I/U時，DSP加大現有的輸出電流以獲得最佳功率點。當dI/dU>-I/U時，DSP減小現有的輸出電流以獲得最佳功率點。

6.2.7頻率與相位

電網電壓通過差分放大器和比較器后產生與電網同頻同相的方波信號送往DSP檢測。DSP通過調節SPWM載波頻率以跟蹤電網頻率，通過零點復位正弦表來保持逆變輸出與電網相位一致。

6.2.8孤島檢測

根據國外目前的研究情況，被動檢測法是孤島檢測最簡易而有效的方法。被動檢測法是指當電網停電時逆變器無法帶起電網這個龐大的負載，輸出電壓與頻率會隨著電網的中斷而發生變化，通過檢測輸出電壓與頻率判斷孤島是否發生。

6.3.1雙向逆變器的設計

雙向逆變器是新能源不間斷供電系統的主要部件之一，是由電池充電器與并網逆變器組成。并網逆變器的設計參見6.2.1

6.3.2雙向逆變器的參數與技術指標

電池充電器：

1、 輸入電壓180～260Vac

2、 輸入功率因數 >0.98

3、 恒流充電20A

4、 恒壓充電58V

5、 浮充電壓55V

6、 通訊方式: RS485

并網逆變器參數：

1、 輸入電壓42～62VDC

2、 最大輸入電流65A

3、 低壓報警觸發電壓 44VDC

4、 低壓保護 44VDC

5、 過壓保護62VDC

6、 額定輸出功率：3KW

7、 最大輸出電流：13A

8、 額定電網電壓：230Vac

9、 額定電網頻率：50HZ

10、 允許電網電壓：180～260Vac

11、 允許電網頻率：47～51.5HZ

12、 電流THD: 5%

13、 直流電流份量：0.5%

14、 功率因數： ≧0.99

15、 平均效率： 94%

16、 通訊方式： RS485

6.3.3雙向逆變器技術指標評估

雙向逆變器中的并網逆變器無需孤島保護與MPPT相對來說比較容易實現。

6.3.4雙向逆變器電路拓撲

6.3.5雙向逆變器工作原理

電池充電器工作原理：當充電壓收到雙向逆變器的開機指令時啟動，230Vac經過輸入整流與PFC功率因數校正后形成穩定的385VDC，經變壓器隔離輸出再經過整流濾波得到58VDC電壓給48V 200AH蓄電池充電。充電過程分為三個階段。第一階段恒流20A充電,當電池電壓慢慢升到57.6VDC時進入58V恒壓充電階段。在恒壓充電階段檢測充電電流小于2A時進入第三階段浮充，是將58V充電電壓降到55V給電池充電1小時后關閉充電。

并網逆變器工作原理：當收到失壓脫扣器停電觸發信號后啟動，輸出230Vac向用戶提供不間斷電源，當蓄電池電壓低于44V時發出欠壓報警信號觸發柴油發電機工作來補充能量并且保證用戶供電的穩定。

6.4.1柴油發電機設計

柴油發電機由永磁電機、柴油機、電啟動裝置、48V蓄電池、雙向逆變器組成。