9、并网太阳能能源转换系统的设计与性能分析

并网太阳能能源转换系统的设计与性能分析

1. 引言

可再生能源在解决能源危机方面正发挥着重要作用。太阳能光伏（SPV）能源的发展有助于缓解全球变暖、减少二氧化碳污染，且安装成本较低。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，安装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）。该系统的主要控制目标是在功率因数校正的情况下，向电网注入平衡的正弦电流。

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 ：
- 单级系统 ：包括DC - AC（并网）和DC - DC（用于电池充电）两种类型。在单级DC - 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）。
- 两级系统 ：第一级使用MPPT控制器从太阳能光伏阵列中提取最大功率，实现DC - DC转换；第二级使用VSC将交流电传输到电网，即DC - AC转换。
- 多级系统 ：可用于降低系统的电流和电压额定值。例如，三级系统中，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 ：
- 并网系统 ：从太阳能阵列中提取最大功率