9、并网太阳能能源转换系统的全面解析

并网太阳能能源转换系统的全面解析

1. 引言

可再生能源在解决能源危机方面的作用日益显著。太阳能光伏（SPV）能源的发展不仅有助于缓解全球变暖、减少二氧化碳污染，还具有较低的安装成本。与非可再生能源电厂通过长输电线路供电导致较高的输配电损耗不同，屋顶光伏能源系统能显著降低负载端的损耗。本文提出一种并网太阳能能源转换系统（SECS），其初始阶段为 DC/DC 阶段，另一阶段为与电网交互的电压源转换器（VSC）。该系统的主要控制理念是在功率因数校正的情况下，向电网注入平衡的正弦电流，同时解决能源安全和电能质量改善的问题。

2. SPV 能源转换系统的分类

SPV 能源转换系统可从多个角度进行分类，具体如下：
- 按阶段数量分类 ：
- 单阶段系统 ：有 DC 到 AC（并网）和 DC 到 DC（用于电池充电）两种类型。在单阶段 DC 到 AC 系统中，太阳能发电机连接到电压源转换器的电容器，串联和并联模块的数量决定了 VSC 的直流母线电压和功率额定值，该直流母线电压用于最大功率点跟踪（MPPT）。
- 两阶段系统 ：第一阶段使用 MPPT 控制器从太阳能光伏阵列中提取最大功率，实现 DC 到 DC 转换；第二阶段使用 VSC 将交流电传输到电网，即 DC 到 AC 转换。
- 多阶段系统 ：可降低系统的电流和电压额定值。例如，三阶段系统中，依次使用升压转换器、Ćuk 转换器和 VSC，这种系统的功率额定值较低。
- 按连接方式分类 ：