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①電流的波紋系數(shù)

輸出濾波電感的值直接影響著輸出紋波的大小,由電感的基本伏安關(guān)系可得:

(5-14)

其中電感兩端電壓,考慮到當(dāng)輸出電壓處于峰值附近,即時(shí),輸出電流波紋最大,設(shè)此時(shí)開關(guān)周期為T,占空比為D,則有下式:

(5-15)

另外,根據(jù)電感的伏秒平衡原理,我們可以得到,

(5-16)

于是求得,

(5-17)

從(5-15)、(5-16)式可得,

(5-18)

在本系統(tǒng)中,開關(guān)管的工作頻率取電流波紋系數(shù)則由式(5-18)計(jì)算可:

因此,要保證實(shí)際電流紋則濾波器電感滿足。

②從逆變器的矢量三角形關(guān)系可知,

(5-19)

于是,它們的基波幅值滿足下式

(5-20)

由正弦脈寬調(diào)制理論可知,

(5-21)

其中,為調(diào)制比,且從而:

(5-22)

于是,我們可以得到下式:

綜上,濾波電感的取值范圍為。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中,由于電感的體積、成本等因素的影響,一般只需考慮電感的下限值,即取稍大于下限值即可。另外需要特別指出的是,以上的計(jì)算是建立在額定輸出電壓,即的基礎(chǔ)上,考慮到實(shí)際情況下網(wǎng)壓的波動(dòng)范圍,在設(shè)計(jì)電感時(shí)最終選取電感值,電感的額定電流為。

(5-24)

其中是注入電網(wǎng)的平均功率,是角頻率,是時(shí)間。

因此,中間直流側(cè)電壓有小的脈動(dòng),同時(shí)由前述的Boost的光伏陣列的輸出電流是在直流之上疊加了一個(gè)高頻分量。同時(shí)雷擊等尖峰電壓和一些額外的因素引起的波動(dòng)會(huì)對(duì)逆變器造成影響。因此有必要設(shè)置輸入電容,使其與光伏陣列與逆變器之間的導(dǎo)線上的分布電感組成一個(gè)低通濾波,使各部分產(chǎn)生的干擾盡量不影響另一部分。

由經(jīng)驗(yàn)值可得:輸入電容的值一般取。

考慮到耐壓,我們選取2個(gè)的電解電容進(jìn)行串聯(lián)。由于電容的串聯(lián)涉及到均壓的問題,采用并聯(lián)均壓電阻的措施。采用每組并聯(lián)的電容上并聯(lián)一個(gè)電阻,由三個(gè)電阻串聯(lián)組成。

5.3.3功率因數(shù)(PF)

當(dāng)逆變器的輸出大于其額定輸出的20%,平均功率因數(shù)應(yīng)不小于0.85(超前或滯后),當(dāng)逆變器的輸出大于其額定輸出的50%,平均功率因數(shù)不應(yīng)小于0.95(超前或滯后)。

一段時(shí)期內(nèi)的平均功率因數(shù)(PF)公式:

………………………………………(5)

式中:

——有功功率;

——-無功功率。

注1:在供電機(jī)構(gòu)許可下,特殊設(shè)計(jì)以提供無功功率補(bǔ)償?shù)哪孀兤骺沙�出此限制工�?

注2:用于并網(wǎng)運(yùn)行而設(shè)計(jì)的大多數(shù)逆變器功率因數(shù)接近1。

5.3.5工作頻率

逆變器并網(wǎng)時(shí)應(yīng)與電網(wǎng)同步運(yùn)行。逆變器交流輸出端頻率的允許偏差為電網(wǎng)額定頻率為。

5.3.6直流分量

并網(wǎng)運(yùn)行時(shí),逆變器向電網(wǎng)饋送的直流電流分量應(yīng)不超過其輸出電流額定值的0.5%或5mA,應(yīng)取二者中較大值。

5.4.2發(fā)射要求

在居住、商業(yè)和輕工業(yè)環(huán)境中正常工作的逆變器的電磁發(fā)射應(yīng)不超過GB 17799.3規(guī)定的發(fā)射限制;

連接到工業(yè)電網(wǎng)和在工業(yè)環(huán)境中正常工作的逆變器的電磁發(fā)射不應(yīng)超過GB 17799.3規(guī)定的發(fā)射限制。

2.3太陽電池陣列輸出功率數(shù)學(xué)模型

本文采用TRW太陽電池陣列輸出功率數(shù)學(xué)模型[3,4]。任意太陽輻射強(qiáng)度和環(huán)境溫度條件下,太陽電池溫度

為

(21)

設(shè)在參考條件下,為短路電流;為開路電壓;、為最大功率點(diǎn)電流和電壓,則當(dāng)光伏陣列電壓為,其對(duì)應(yīng)點(diǎn)電流為:

(22)

(23)

(24)

考慮太陽輻射變化和溫度的影響時(shí),

(25)

(26)

(27)

(28)

其中,、分別為太陽輻射和光電池溫度參考值,一般分別取為和; 為在參考日照下的電流變化溫度系數(shù)(); 為在參考日照下的電壓變化溫度系數(shù)();為光伏陣列的串聯(lián)電阻。

2.4逆變器輸出功率數(shù)學(xué)模型

逆變器輸出功率為

(29)

其中,為輸出功率;為輸入功率;為無載功率;為額定輸出功率;為常數(shù),表明輸入與輸出間的關(guān)系,由下式?jīng)Q定

(30)

其中,為逆變器的效率。