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摘要：文章介绍了不间断电源对太阳能发电技术以及PWM技术的应用，通过使用相同直流母线的方式达到能量耦合的目标；同时，统一管理并协调控制蓄电池电能、光伏电能以及网侧电能，首先保证了不间断电源的正常运行的长期性，其次还实现了多余电能向电网系统的回馈，不仅使太阳能得到了充分的运用，还让电力系统的运行效率得到了有效的提升。运行实践显示，将PWM技术应用到网侧输入端时，达到了网侧输入电流运行正弦化的目的，将谐波污染对电网的影响降到最低。
关键词：太阳能电池；电网功率可控；不间断电源；蓄电池；混合供电
中图分类号：TM914 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）33-0156-02
在主供电源出现异常情况或者失电问题之后，通过采用不间断电源作为保障电能供应的重要方式。不间断电源的主要应用领域就是要求具有很高供电实时性以及供电质量的重要场所，但是旧的不间断电源方案存在着诸多的缺陷，最为典型的表现就是电网失电之后的持续运行时间不足、谐波污染严重影响电网系统以及具有较高的能耗水平。可再生能源发电技术能够有效解决以上问题，将再生能源发电技术融入到传统的电能变换技术当中，不仅节约了能源，还让电力系统的运行效率得到了有效的提升。在各种可再生能源当中，但就清洁性而言，太阳能发电技术具有突出的优势，也是目前应用范围较广的发电方式之一。将太阳能发电技术融入到不间断逆变电源技术当中，采用该种混合发电技术能够有效地延长电网失电之后的运行周期。
一、电网功率可控型太阳能电池―电网―蓄电池混合供电不间断逆变电源结构形式
正如上述结构形式显示，不同模块之间电能的传递主要通过直流母线进行。在输入侧，网侧功率因数、输入电流波形以及电网功率均通过PWM整流器进行管理和控制；太阳能电池的输出功率主要由升压电路进行控制；为了对直流母线电能进行缓冲，设置了储能电容；蓄电池的充放电由充放电控制电路进行控制；该系统的电能管理和电能控制则由能力管理模块进行管理和控制。
二、混合供电不间断逆变电源的电能协调控制策略
（一）电网正常状态下的电能协调控制策略
电网处于正常状态下的稳态功率模型可以通过以下公式来表示：
（1）
在上述公式（1）中，表示蓄电池输出电能，当蓄电池处于放电模式时<0，当蓄电池处于充电状态时>0；表示负载消耗的功率；表示太阳能电池的输出功率；表示电网的输出功率，如果电网回馈电能时<0，如果电网提供电能时>0。
电网正常状态下的电能协调控制策略如下：PWM整流器处于直流电压恒定控制状态下，太阳能电池的功率输出保持最大状态；假如蓄电池的电压比充电电压允许值低，那么充放电控制电路的充电模式自动开启，蓄电池电量充足之后，则充电模式自动关闭，并且不能输出电能。
如果光线充足时或者电网负载较轻时，即，，那么，，在该条件下，太阳能电池―电网―蓄电池混合供电系统会电网进行电能的回馈，并且保证直流电压处于恒定状态；在该种条件下，太阳能电池的功率输出自始至终保持着最大的状态，实现了太阳能的充分利用。
如果光线较弱，即，那么，，在该条件下，电网向太阳能电池-电网-蓄电池混合供电系统提供电能。因为PWM整流器在此时处在直流电压的恒定控制状态，此时的输入功率和输入电流成正比例关系。
（二）电网异常状态下的电能协调控制策略
如果电网的工作状态异常，则PWM整流器不会继续工作。电网负载的供电由太阳能电池与蓄电池一起供电。该状态下的稳态功率模型可以通过以下公式来表示：
（2）
如果光线充足时或者电网负载较轻时，即，由上述公式（2）我们知道，，即允许对蓄电池进行充电，若蓄电池未充满．则太阳能电池仍然工作于最大功率输出模式，充放电控制电路在对蓄电池进行充电的同时，保持直流母线电压恒定。若蓄电池已充满．则充放电控制电路停止工作，，多余电能将存储在储能电容中。此时的动态功率模型为：
（3）
在上述公式（3）中，表示储能电容值；直流电压正常工作值；表示为直流电压瞬时值。
由上述公式（3）可知，直流电压将上升，设定略高于直流电压正常丁作值的直流电压限定值．若直流电压达到直流电压限定值。升压电路工作于直流电压限压控制模式，此时太阳能电池的实际输出功率为
（4）
将小于最大输出功率。通过这种方式，可以解决在蓄电池和太阳能电池共同为负载供电时的电能耦合以及蓄电池的投入与退出的控制问题。
如果光线微弱时，即，由上述公式（2）可知，，电网负载的供电由太阳能电池与蓄电池一起供电，太阳能电池的功率输出自始至终保持着最大的状态，如果仍然不能够满足需要，则不足部分由蓄电池进行补充。电能补充时，则由处于恒压工作状态下的充放电控制电路来实现。在这种情况下，太阳能能够得到最大程度的提升。如果太阳能电池因为光线昏暗导致蓄电池供电无法满足电网正常运行的要求时，则太阳能电池―电网―蓄电池混合供电系统便会自动停机，并向工作人员进行预警。
电网功率可控型太阳能电池-电网-蓄电池混合供电不间断逆变电源不仅节约了能源，还让电力系统的运行效率得到了有效的提升。采用该种混合发电技术能够有效地延长电网失电之后的运行周期，并将谐波污染对电网的影响降
到最低。
参考文献
[1] 马胜红，赵玉文，王斯成，孔力，李安定，朱瑞兆，胡学浩，张正敏，白建华．光伏发电在我国电力能源结构中的战略地位和未来发展方向[J]．中国能源，2005，（6）．
[2] 郎永强，徐殿国，HADIANAMREI S R，马洪飞．三相电压型PWM整流器的一种改进前馈控制策略[J]．电机与控制学报，2006，（2）．
[3] 吴凤江，孙秀冬，孙力，赵克．电网功率可控型太阳能电池―电网―蓄电池混合供电不间断逆变电源[J]．电力自动化设备，2011，（6）．
（责任编辑：文森）
关键词：太阳能电池；电网功率可控；不间断电源；蓄电池；混合供电
中图分类号：TM914 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）33-0156-02
在主供电源出现异常情况或者失电问题之后，通过采用不间断电源作为保障电能供应的重要方式。不间断电源的主要应用领域就是要求具有很高供电实时性以及供电质量的重要场所，但是旧的不间断电源方案存在着诸多的缺陷，最为典型的表现就是电网失电之后的持续运行时间不足、谐波污染严重影响电网系统以及具有较高的能耗水平。可再生能源发电技术能够有效解决以上问题，将再生能源发电技术融入到传统的电能变换技术当中，不仅节约了能源，还让电力系统的运行效率得到了有效的提升。在各种可再生能源当中，但就清洁性而言，太阳能发电技术具有突出的优势，也是目前应用范围较广的发电方式之一。将太阳能发电技术融入到不间断逆变电源技术当中，采用该种混合发电技术能够有效地延长电网失电之后的运行周期。
一、电网功率可控型太阳能电池―电网―蓄电池混合供电不间断逆变电源结构形式
正如上述结构形式显示，不同模块之间电能的传递主要通过直流母线进行。在输入侧，网侧功率因数、输入电流波形以及电网功率均通过PWM整流器进行管理和控制；太阳能电池的输出功率主要由升压电路进行控制；为了对直流母线电能进行缓冲，设置了储能电容；蓄电池的充放电由充放电控制电路进行控制；该系统的电能管理和电能控制则由能力管理模块进行管理和控制。
二、混合供电不间断逆变电源的电能协调控制策略
（一）电网正常状态下的电能协调控制策略
电网处于正常状态下的稳态功率模型可以通过以下公式来表示：
（1）
在上述公式（1）中，表示蓄电池输出电能，当蓄电池处于放电模式时<0，当蓄电池处于充电状态时>0；表示负载消耗的功率；表示太阳能电池的输出功率；表示电网的输出功率，如果电网回馈电能时<0，如果电网提供电能时>0。
电网正常状态下的电能协调控制策略如下：PWM整流器处于直流电压恒定控制状态下，太阳能电池的功率输出保持最大状态；假如蓄电池的电压比充电电压允许值低，那么充放电控制电路的充电模式自动开启，蓄电池电量充足之后，则充电模式自动关闭，并且不能输出电能。
如果光线充足时或者电网负载较轻时，即，，那么，，在该条件下，太阳能电池―电网―蓄电池混合供电系统会电网进行电能的回馈，并且保证直流电压处于恒定状态；在该种条件下，太阳能电池的功率输出自始至终保持着最大的状态，实现了太阳能的充分利用。
如果光线较弱，即，那么，，在该条件下，电网向太阳能电池-电网-蓄电池混合供电系统提供电能。因为PWM整流器在此时处在直流电压的恒定控制状态，此时的输入功率和输入电流成正比例关系。
（二）电网异常状态下的电能协调控制策略
如果电网的工作状态异常，则PWM整流器不会继续工作。电网负载的供电由太阳能电池与蓄电池一起供电。该状态下的稳态功率模型可以通过以下公式来表示：
（2）
如果光线充足时或者电网负载较轻时，即，由上述公式（2）我们知道，，即允许对蓄电池进行充电，若蓄电池未充满．则太阳能电池仍然工作于最大功率输出模式，充放电控制电路在对蓄电池进行充电的同时，保持直流母线电压恒定。若蓄电池已充满．则充放电控制电路停止工作，，多余电能将存储在储能电容中。此时的动态功率模型为：
（3）
在上述公式（3）中，表示储能电容值；直流电压正常工作值；表示为直流电压瞬时值。
由上述公式（3）可知，直流电压将上升，设定略高于直流电压正常丁作值的直流电压限定值．若直流电压达到直流电压限定值。升压电路工作于直流电压限压控制模式，此时太阳能电池的实际输出功率为
（4）
将小于最大输出功率。通过这种方式，可以解决在蓄电池和太阳能电池共同为负载供电时的电能耦合以及蓄电池的投入与退出的控制问题。
如果光线微弱时，即，由上述公式（2）可知，，电网负载的供电由太阳能电池与蓄电池一起供电，太阳能电池的功率输出自始至终保持着最大的状态，如果仍然不能够满足需要，则不足部分由蓄电池进行补充。电能补充时，则由处于恒压工作状态下的充放电控制电路来实现。在这种情况下，太阳能能够得到最大程度的提升。如果太阳能电池因为光线昏暗导致蓄电池供电无法满足电网正常运行的要求时，则太阳能电池―电网―蓄电池混合供电系统便会自动停机，并向工作人员进行预警。
电网功率可控型太阳能电池-电网-蓄电池混合供电不间断逆变电源不仅节约了能源，还让电力系统的运行效率得到了有效的提升。采用该种混合发电技术能够有效地延长电网失电之后的运行周期，并将谐波污染对电网的影响降
到最低。
参考文献
[1] 马胜红，赵玉文，王斯成，孔力，李安定，朱瑞兆，胡学浩，张正敏，白建华．光伏发电在我国电力能源结构中的战略地位和未来发展方向[J]．中国能源，2005，（6）．
[2] 郎永强，徐殿国，HADIANAMREI S R，马洪飞．三相电压型PWM整流器的一种改进前馈控制策略[J]．电机与控制学报，2006，（2）．
[3] 吴凤江，孙秀冬，孙力，赵克．电网功率可控型太阳能电池―电网―蓄电池混合供电不间断逆变电源[J]．电力自动化设备，2011，（6）．
（责任编辑：文森）