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2010 Microchip Technology Inc.

DS01338A_CN 第1页简介 随着全世界越来越关注矿物燃料的枯竭和传统发电带来 的环境问题,可再生资源日趋成为环境保护运动的焦 点,无论从政治层面还是经济层面均是如此.可再生资 源包括光伏 (PV)发电系统和风力发电系统. 大多数情况下,大规模使用可再生资源会带来成本问 题, 需要进一步的研究使其具有成本效益.PV 系统(也 称为太阳能微型逆变器)作为一种便捷和前景广阔的可 再生能源,在过去几年获得了更多关注.与风能等其他 形式的可再生能源相比, PV 能源系统具备许多优势. PV 能源的主要缺点是硅太阳能电池板的制造成本高, 且转换效率低.凭借先进的晶体电池板制造技术和高效 的电能转换器设计,可以使 PV 项目具有成本效益. 将太阳能电池板的输出电压转化成可使用的直流或交流 电压这一过程必须在其最大功率点 (Maximum Power Point, MPP)完成. MPP 是PV 模块向负载传送最大 能量时的 PV 输出电压. 太阳能系统的规范、需求和标准 将太阳能微型逆变器模块接入电网包含两大主要任务. 一是确保太阳能微型逆变器模块工作于最大功率点 (MPP) .二是将正弦电流注入电网.由于逆变器接入 电网,因此必须符合公共事业机构给定的标准.有必要 考虑 EN61000-3-

2、 IEEE1547 标准和美国国家电气 规范(NEC)690.这些标准所规定的事项包括电能质 量、孤岛效应检测和接地等. 这些逆变器必须能够检测孤岛运转情况,并采取适当措 施以防止对接入电网的设备造成整体损害和破坏.孤岛 运转是指当由于事故或损坏的原因而有意移除电网后, 逆变器仍然继续工作.换言之,如果电网已经从逆变器 移除,逆变器应该随即停止尝试将电力提供给电网或为 电网提供能量. 目前最常见的太阳能技术是单晶硅模块和多晶硅模块. PV 电池的模型如图

1 所示,其电气特性如图

2 所示. 这些PV模块的MPP电压范围通常被限定在27V至45V 的范围内,发电量约为 200W,开路电压低于 45V. 图1: PV 电池的简化模型 作者: Mohammad Kamil Microchip Technology Inc. Rs Rp Io Vo Vo ~ 0.5V Io ~

1 至3A AN1338 使用 dsPIC? 数字信号控制器的 并网太阳能微型逆变器参考设计 AN1338 DS01338A_CN 第2页?2010 Microchip Technology Inc. 图2: PV 模块的电气特性 太阳能微型逆变器必须保证 PV 模块在 MPP 工作, 这样 才能从 PV 模块获取最大能量.可使用最大功率点控制 环达到该目的,该控制环也称作最大功率点追踪器 (Maximum Power Point Tracker,MPPT) .此外,PV 模块端子处的 PV 输出电压纹波必须足够小,以便其在 MPP 附近工作时 PV 电流的变化不会太大. 硅PV 电池的电气特性 PV电池是半导体器件, 其电气特性与二极管相似. 但是, PV 电池是电力来源而不是电力负载(二极管则是) ,当 其受到光线 (如太阳光)照射时会成为电流源. PV电池的表现会因PV电池板的尺寸或与其连接的负载 的类型,以及太阳光的强度 (照度)而有所不同.这种 现象称为 PV 电池特性. PV 电池的特性由连接不同负载时的电流和电压描述. 当电池暴露于太阳光下但未接入任何负载时,电流为 零,而PV 电池的电压达到最大值.该最大值称为开路 电压 (Vopen) .当有负载接到 PV 电池时,电路会中有 电流通过,导致电压降低.当两个端子直接相连且电压 为零时,电流达到最大值.这种情况下的电流称为短路 电流 (ISC) ,如图