[发明专利]并网光伏发电教学实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及光伏发电并网技术，特别涉及并网光伏发电教学实验装置。

背景技术

并网光伏发电是新能源开发利用的重要途径之一。并网光伏发电系统包括光伏阵列和并网逆变器，其中并网逆变器是光伏发电系统的核心装置。由于光伏阵列输出的电流、电压具有强烈的非线性，又由于光伏阵列所处环境的光强和环境温度等条件的不断变化，并网逆变器不仅具有将不断变化的直流电转化为稳定的交流电，还必须具有复杂的功率最大点跟踪算法（MPPT）和同步并网算法。为了便于科研院所对并网逆变器的复杂控制算法的开发，以及高校对并网光伏发电系统原理的教学实验研究需求和推广，有些公司推出各种光伏发电系统的实验和实训平台，但是该平台的缺点是：价格非常贵且输出电压为220V或380V，对于非电气类高校和非电类专业学生来说，根本无法承受昂贵的经济负担和非电类学生实验安全要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种经济安全的并网光伏发电系统教学实验装置，克服目前用于光伏发电系统的教学实验的各种实训平台结构复杂、价格高和安全性差、无法在实际教学实验和科研中得到广泛推广的缺点。

本发明采用以下技术方案实现上述目的。并网光伏发电系统教学实验装置，包括并网光伏发电系统和交流电网模拟系统，并网光伏发电系统包括小功率光伏阵列和并网光伏逆变器，且小功率光伏阵列通过DC BUS（直流母线）与并网光伏逆变器连接；交流电网模拟系统由变频调速器、GCU（励磁调节器）、汽车发电机和交流负载装置组成，汽车发电机连接有变频调速器和GCU，汽车发电机通过AC BUS（交流母线）分别与并网光伏逆变器和交流负载装置连接。

进一步，所述并网光伏逆变器包括直流升压DCDC、解耦电容、三相逆变桥、交流滤波器、DCPWM驱动电路、AC/DCPWM驱动电路和MCU（中央控制器）；小功率光伏阵列11分别通过输入端的电压传感器和电流传感器依次连接直流升压DCDC、解耦电容、三相逆变桥和交流滤波器；交流滤波器与输出端的电压传感器和电流传感器连接；输入端的电压传感器和电流传感器通过输入电压电流检测装置连接MCU，输出端的电压传感器和电流传感器通过输出电压电流检测装置连接MCU；MCU中的PWM口Ⅰ通过DCPWM驱动电路连接直流升压DCDC；MCU中的PWM口Ⅱ通过AC/DCPWM驱动电路连接三相逆变桥；IPC通过RS485口连接MCU。

变频调速器是驱动和控制发电机的速度，让发电机发出50Hz的交流电以模拟实际电网的频率；GCU主要是控制汽车发电机的励磁，目的是控制汽车发电机输出的三相电的电压幅值，汽车发电机在变频调速器的驱动和GCU的共同控制下发出相电压为22V，频率为50Hz的三相交流电，以模拟实际相电压220V，频率为50Hz的三相交流电网。

本发明解决了传统并网光伏发电系统教学实验平台和实训平台结构复杂、价格昂贵、安全性差等难题，利用高精度低成本的TMS320LF2407芯片作为中央控制器，可以完成复杂的MPPT控制算法、正弦脉宽调制脉冲生成算法以及同步并网控制算法等，可完全模拟并网光伏发电系统在不同运行条件下的发电控制算法验证和测试性能要求。通过还原和模拟并网光伏发电系统在不同环境条件下运行状态和控制算法验证和测试，从而为光伏发电系统优化控制、MPPT的跟踪和可靠性分析教学实验研究提供平台和依据。而且本发明的并网光伏发电教学实验装置，投资最多也仅为传统并网光伏实验平台和实训平台研发费用的十五分之一左右，运行费用低且安全可靠，满足了高校和科研院所对并网光伏发电教学实验的经济性和安全性要求。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明中并网光伏逆变器12的系统示意图。

具体实施方式