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①電流的波紋系數

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系可得:

(5-14)

其中電感兩端電壓,考慮到當輸出電壓處于峰值附近,即時,輸出電流波紋最大,設此時開關周期為T,占空比為D,則有下式:

(5-15)

另外,根據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)

在本系統中,開關管的工作頻率取電流波紋系數則由式(5-18)計算可:

因此,要保證實際電流紋則濾波器電感滿足。

②從逆變器的矢量三角形關系可知,

(5-19)

于是,它們的基波幅值滿足下式

(5-20)

由正弦脈寬調制理論可知,

(5-21)

其中,為調制比,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。在實際設計過程中,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,以上的計算是建立在額定輸出電壓,即的基礎上,考慮到實際情況下網壓的波動范圍,在設計電感時最終選取電感值,電感的額定電流為。

(5-24)

其中是注入電網的平均功率,是角頻率,是時間。

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

由經驗值可得:輸入電容的值一般取。

考慮到耐壓,我們選取2個的電解電容進行串聯。由于電容的串聯涉及到均壓的問題,采用并聯均壓電阻的措施。采用每組并聯的電容上并聯一個電阻,由三個電阻串聯組成。

5.3.3功率因數(PF)

當逆變器的輸出大于其額定輸出的20%,平均功率因數應不小于0.85(超前或滯后),當逆變器的輸出大于其額定輸出的50%,平均功率因數不應小于0.95(超前或滯后)。

一段時期內的平均功率因數(PF)公式:

………………………………………(5)

式中:

——有功功率;

——-無功功率。

注1:在供電機構許可下,特殊設計以提供無功功率補償的逆變器可超出此限制工作;

注2:用于并網運行而設計的大多數逆變器功率因數接近1。

5.3.5工作頻率

逆變器并網時應與電網同步運行。逆變器交流輸出端頻率的允許偏差為電網額定頻率為。

5.3.6直流分量

并網運行時,逆變器向電網饋送的直流電流分量應不超過其輸出電流額定值的0.5%或5mA,應取二者中較大值。

5.4.2發射要求

在居住、商業和輕工業環境中正常工作的逆變器的電磁發射應不超過GB 17799.3規定的發射限制;

連接到工業電網和在工業環境中正常工作的逆變器的電磁發射不應超過GB 17799.3規定的發射限制。

2.3太陽電池陣列輸出功率數學模型

本文采用TRW太陽電池陣列輸出功率數學模型[3,4]。任意太陽輻射強度和環境溫度條件下,太陽電池溫度

為

(21)

設在參考條件下,為短路電流;為開路電壓;、為最大功率點電流和電壓,則當光伏陣列電壓為,其對應點電流為:

(22)

(23)

(24)

考慮太陽輻射變化和溫度的影響時,

(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(); 為在參考日照下的電壓變化溫度系數();為光伏陣列的串聯電阻。

2.4逆變器輸出功率數學模型

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,表明輸入與輸出間的關系,由下式決定

(30)

其中,為逆變器的效率。