電子電力變壓器在光伏發電系統中的運用分析

張 央，楊 鑫，賀承瑞

（徐州工程學院，江蘇徐州，221018）

電子電力變壓器在光伏發電系統中的運用分析

張 央，楊 鑫，賀承瑞

（徐州工程學院，江蘇徐州，221018）

隨著社會經濟的不斷發展，人們對于電力能源的需求量逐年上漲，傳統的化石能源，由于其儲量有限，且應用過程中會對環境產生較嚴重的影響，故應用和開發新能源勢在必行。光伏發電是一種用可再生性的清潔能源，通過電子電力變壓器接入微電網中，使其具備了一定的事故運行能力，并增強了系統的穩定性和安全性。文章對電子電力變壓器在光伏發電系統中的運用進行了分析。

電子電力變壓器；光伏發電系統；化石能源；環境污染

0 引言

電子電力變壓器是一種較為常見的變壓器設置模式，其主要特點在于質量較輕、體積小、可進行高處設計等。應用過程中無需建立專門的變電所，故提升了系統的安全性能，同時也最大限度的降低了安全事故的發生概率。將電子電力變壓器應用于光伏發電系統中，可為系統的安全、穩定運行提供保障。

1 電子電力變壓器的工作原理分析

其與普通的變壓器效果并無太大區別，均是為了實現電壓的轉換作用，在此過程中，通過電流的感應效果形成變電效果。但不同點在于電子電力變壓器具有二次能量變化，因此具備了初級和次級的功率轉換器，在控制變壓的過程中，可最大限度的還原原電壓表波形，另外，還能夠實現設備隔離等功能。若從該變壓器的設計角度出發，其主要源于具有高頻連接的AC/AV變換電路，在實際運轉的過程中，需借助電子電力技術來實現，將原有的工頻輸入信號通過該技術轉換成高頻信號，再由高頻信號通過中間高頻隔離變壓器進行耦合，最后利用電子電力變壓器獲取工頻信號[1]。

系統正常運行過程中，高頻變壓器具備隔離和變壓的功能，另外，變壓器的頻率和體積呈反比關系，故工頻變壓器的體積一般會大于高頻變壓器體積，所以整體的工作效率也會得到顯著提高。電子電力變壓器設備的控制是一個較為復雜的過程，加之相關技術人員對其性能、特征了解較為膚淺，故管控效果并不理想，但該控制工作無非就是對其組成設備的矩陣變換器進行管理，為保證管理效果，需結合實際情況采取相應有效措施。

2 光伏發電系統應用現狀

2.1 國外發展現狀

20世界80年代，在石油危機的影響下，日本、美國以及歐洲等國家已經開始研究新能源的開發和利用，在此過程中投入了大量的物力和人力，并結合自身實際的發展狀況，制定出合理的光伏發電計劃。美國在新能源部的帶動和支持下，于1973年率先制定了光伏發電計劃，在方案中明確闡述了不同階段的發展目標，并投資了“光伏建筑物計劃”。截至目前為止，美國境內仍在開發探索階段、開始安裝和已經安裝的非住宅太陽能項目已達1795個，容量約為26GW，可見其發展之迅速，裝機容量之大。日本國家境內資源有限，故對光伏發電十分重視，早在1974年就開始投資實施“陽光計劃”，使其一躍成為國際上的太陽能生產大國[2]。

2.2 國內發展現狀

我國是世界上的能源生產和消費大國，同時也是為數不多的以煤炭能源為主的國家，為此，提升能源應用效率、調整開發結構、發展可再生性能源才是我國的當務之急，也是保證社會經濟快速、可持續發展的必然選擇。我國的日照能源十分豐富，合理應用和開發該能源是解決我國能源緊缺問題的關鍵途徑。雖然我國的光伏發電系統起步較晚，但發展速度較快，早年間對光伏進行研究主要是為了解決衛星供電問題，一直發展到90年代，國家加大了光伏發電的投資力度，并率先在北京和深圳兩地分別建成了7KV和17KV的光伏屋頂發電系統。

3 電子電力變壓器在光伏發電系統中的運用

3.1 拓撲結構

微電網運行過程中，電壓等級較低，系統容量較小，故系統內電源的波動對于系統的影響和沖擊也比較大。將光伏系統通過電子電力變壓器接入微電網的過程中，需結合光伏系統和微電網的實際輸出特性來選擇拓撲結構。

由于光伏系統是直流輸出，故此時的電子電力變壓器連接了交流系統和直流系統，但應注意系統兩端的運行方式并非一定保持同步，因此一般可使用混合型的拓撲結構。在整個工作過程中，原邊和副邊也無需保持同步，副邊可采用恒電壓或者是恒功率的控制模式，而原邊通常可采用直流電壓的控制模式。

3.2 控制措施

隔離級和輸入級別控制。輸入級一般會減少一個整流環節，故不需要進行控制。而隔離級一次側需將光伏系統輸出的直流電轉變為高頻交流電，在二次側通過直流電路再轉變成直流信號，其中，一次側為單相全橋逆變電路，二次側為單相橋式不控制整流。隔離級要將直流信號調整為高頻方波信號，耦合至二次側之后便可還原為直流信號。在此過程中，單相全橋逆變器可應用開環控制，將直流信號的占空比調整為5%的高頻方波，耦合至二次側之后通過單相橋式不控制整流獲取直流信號。該操作簡單，且控制效果顯著，可有效解決同步問題，若不考慮高頻變壓器的過渡過程，則中間隔離器也可被看作是比例放大器。

其中，k為變壓器變比。

3.3 微電網模型

“微電網”一詞概念較新，且提出時間短，目前尚未形成一個完整的標準。各國家及地區對于其的描述均立足于本地社會經濟條件、能源結構以及電力系統的實際特點。但正常情況下，微電網是將發電機、儲能、負荷以及控制裝置等進行結合，從而構成一個完整的單元，向用戶提供熱能和電能。微電網的電源通常為微電源，包括蓄電池、飛輪、超級電容器、燃料電池、微型燃氣輪機等儲能元件，將這些設備接在用戶側，具有污染小、電壓低、成本低廉等優勢。

4 總結

光伏發電系統利用電子電力變壓器接入配電網后，可使其功率、電流、電壓等均能滿足并網需求。另外，還能使光伏發電系統具備一定的事故運行能力，且在該狀態下仍可為配電網輸送功率，并保持端口電流、電壓的穩定性。結合系統運行狀態，適當的調節系統輸出的有功和無功，可使光伏系統在配電網故障時保持短時的并網運行狀態。

[1]田玉成.淺析非晶合金變壓器在光伏電站的應用[J].太陽能.2014,10:41-43.

[2]吳濤.電氣節能技術在蘇寧易購總部設計中的應用[J].現代建筑電氣.2016,709:10-15.

Application of electronic power transformer in photovoltaic power generation system

Zhang Yang,Yang Xin,He Chengrui
(Xuzhou Institute of technology,Xuzhou Jiangsu,221018)

With the continuous development of social economy, people gradually rising energy for electricity demand, the traditional fossil energy, because of its limited reserves, and the application process will produce serious pollution to the environment, the application and development of new energy imperative.Photovoltaic power generation is a kind of renewable clean energy. Through the electronic power transformer of microgrid, which has one accident operation ability, and enhance the stability and safety of the system.This paper analyzes the use of electronic power transformer in the photovoltaic power generation system..

electronic power transformer; photovoltaic power generation system; fossil energy;environmental pollution