本文来源于实习公司的工程项目--“带储能的光伏并网系统设计”。项目目的在于使光伏并网系统在输出稳定的情况下达到以下要求:①减小环境不稳定而造成的光伏并网系统对电网的冲击。②储存电能,调节输送到电网的能量。减小电网的压力。③在电网故障时,充当UPS电源。研究的主要内容如下:(1)研究太阳能电池的基本原理与输出特性,建立其电路模型。进行模型仿真,得到电池板输出的伏安特性曲线。根据输出特性得到其电压与功率的关系。对比、分析现有最大功率点跟踪算法的优缺点,用变步长的电压扰动法对太阳能电池板进行最大功率点跟踪。(2)研究双向储能光伏并网逆变器的原理,并为其设计硬件电路。硬件电路主要包括:最大功率点跟踪器、双向全桥逆变器、充放电控制器和辅助电路。最大功率点跟踪器的结构为Boost电路。通过控制开关管的通断,调节Boost电路的阻抗,使其和电池板阻抗匹配;双向全桥逆变器有两种工作模式,本文对其进行了详细分析;充放电控制器的拓扑结构为Buck-Boost电路。当Buck-Boost电路工作在Buck模式时是一个降压电路,当该电路反向工作在Boost模式时是一个升压电路;辅助电路包括辅助电源电路、采样电路等。(3)设计程序流程图,编写双向储能光伏并网逆变器程序。逆变器的程序主要包括:人机交互程序和功能程序。人机交互功能是通过STM32芯片的控制来实现的,可以设置或显示逆变器的一些信息。最大功率点跟踪、逆变、充放电等功能是通过DSP芯片的控制来实现的。(4)分析常见的几种减小逆变器输出纹波的方法,选用正弦脉宽调制(SPWM)技术对逆变器进行控制,并对正弦脉宽调制的原理和实现方式进行了阐述。(5)测试双向储能光伏并网逆变器的性能。使用太阳能电池阵列模拟器来验证不同光照强度下最大功率点跟踪的效果。通过模拟仿真和实物测量的方式对逆变器工作在市电并网与交流整流两种模式下的电路进行验证,观察其输出纹波等参数是否符合并网要求。通过对以上内容的分析与研究,本文设计的双向储能光伏并网逆变器最大功率点跟踪效率高达99.9%。并网电流波形的畸变率在2%以内,直流电流分量小于0.5%。输出电压、功率的各项参数完全符合并网标准。储能装置稳定了直流母线电压,可充当后备电源。设计的逆变器还可以用市电给储能装置反向充电。