电子电力变压器在光伏发电系统中的运用分析

张 央，杨 鑫，贺承瑞

（徐州工程学院，江苏徐州，221018）

电子电力变压器在光伏发电系统中的运用分析

张 央，杨 鑫，贺承瑞

（徐州工程学院，江苏徐州，221018）

随着社会经济的不断发展，人们对于电力能源的需求量逐年上涨，传统的化石能源，由于其储量有限，且应用过程中会对环境产生较严重的影响，故应用和开发新能源势在必行。光伏发电是一种用可再生性的清洁能源，通过电子电力变压器接入微电网中，使其具备了一定的事故运行能力，并增强了系统的稳定性和安全性。文章对电子电力变压器在光伏发电系统中的运用进行了分析。

电子电力变压器；光伏发电系统；化石能源；环境污染

0 引言

电子电力变压器是一种较为常见的变压器设置模式，其主要特点在于质量较轻、体积小、可进行高处设计等。应用过程中无需建立专门的变电所，故提升了系统的安全性能，同时也最大限度的降低了安全事故的发生概率。将电子电力变压器应用于光伏发电系统中，可为系统的安全、稳定运行提供保障。

1 电子电力变压器的工作原理分析

其与普通的变压器效果并无太大区别，均是为了实现电压的转换作用，在此过程中，通过电流的感应效果形成变电效果。但不同点在于电子电力变压器具有二次能量变化，因此具备了初级和次级的功率转换器，在控制变压的过程中，可最大限度的还原原电压表波形，另外，还能够实现设备隔离等功能。若从该变压器的设计角度出发，其主要源于具有高频连接的AC/AV变换电路，在实际运转的过程中，需借助电子电力技术来实现，将原有的工频输入信号通过该技术转换成高频信号，再由高频信号通过中间高频隔离变压器进行耦合，最后利用电子电力变压器获取工频信号[1]。

系统正常运行过程中，高频变压器具备隔离和变压的功能，另外，变压器的频率和体积呈反比关系，故工频变压器的体积一般会大于高频变压器体积，所以整体的工作效率也会得到显著提高。电子电力变压器设备的控制是一个较为复杂的过程，加之相关技术人员对其性能、特征了解较为肤浅，故管控效果并不理想，但该控制工作无非就是对其组成设备的矩阵变换器进行管理，为保证管理效果，需结合实际情况采取相应有效措施。

2 光伏发电系统应用现状

2.1 国外发展现状

20世界80年代，在石油危机的影响下，日本、美国以及欧洲等国家已经开始研究新能源的开发和利用，在此过程中投入了大量的物力和人力，并结合自身实际的发展状况，制定出合理的光伏发电计划。美国在新能源部的带动和支持下，于1973年率先制定了光伏发电计划，在方案中明确阐述了不同阶段的发展目标，并投资了“光伏建筑物计划”。截至目前为止，美国境内仍在开发探索阶段、开始安装和已经安装的非住宅太阳能项目已达1795个，容量约为26GW，可见其发展之迅速，装机容量之大。日本国家境内资源有限，故对光伏发电十分重视，早在1974年就开始投资实施“阳光计划”，使其一跃成为国际上的太阳能生产大国[2]。

2.2 国内发展现状

我国是世界上的能源生产和消费大国，同时也是为数不多的以煤炭能源为主的国家，为此，提升能源应用效率、调整开发结构、发展可再生性能源才是我国的当务之急，也是保证社会经济快速、可持续发展的必然选择。我国的日照能源十分丰富，合理应用和开发该能源是解决我国能源紧缺问题的关键途径。虽然我国的光伏发电系统起步较晚，但发展速度较快，早年间对光伏进行研究主要是为了解决卫星供电问题，一直发展到90年代，国家加大了光伏发电的投资力度，并率先在北京和深圳两地分别建成了7KV和17KV的光伏屋顶发电系统。

3 电子电力变压器在光伏发电系统中的运用

3.1 拓扑结构

微电网运行过程中，电压等级较低，系统容量较小，故系统内电源的波动对于系统的影响和冲击也比较大。将光伏系统通过电子电力变压器接入微电网的过程中，需结合光伏系统和微电网的实际输出特性来选择拓扑结构。

由于光伏系统是直流输出，故此时的电子电力变压器连接了交流系统和直流系统，但应注意系统两端的运行方式并非一定保持同步，因此一般可使用混合型的拓扑结构。在整个工作过程中，原边和副边也无需保持同步，副边可采用恒电压或者是恒功率的控制模式，而原边通常可采用直流电压的控制模式。

3.2 控制措施

隔离级和输入级别控制。输入级一般会减少一个整流环节，故不需要进行控制。而隔离级一次侧需将光伏系统输出的直流电转变为高频交流电，在二次侧通过直流电路再转变成直流信号，其中，一次侧为单相全桥逆变电路，二次侧为单相桥式不控制整流。隔离级要将直流信号调整为高频方波信号，耦合至二次侧之后便可还原为直流信号。在此过程中，单相全桥逆变器可应用开环控制，将直流信号的占空比调整为5%的高频方波，耦合至二次侧之后通过单相桥式不控制整流获取直流信号。该操作简单，且控制效果显著，可有效解决同步问题，若不考虑高频变压器的过渡过程，则中间隔离器也可被看作是比例放大器。

其中，k为变压器变比。

3.3 微电网模型

“微电网”一词概念较新，且提出时间短，目前尚未形成一个完整的标准。各国家及地区对于其的描述均立足于本地社会经济条件、能源结构以及电力系统的实际特点。但正常情况下，微电网是将发电机、储能、负荷以及控制装置等进行结合，从而构成一个完整的单元，向用户提供热能和电能。微电网的电源通常为微电源，包括蓄电池、飞轮、超级电容器、燃料电池、微型燃气轮机等储能元件，将这些设备接在用户侧，具有污染小、电压低、成本低廉等优势。

4 总结

光伏发电系统利用电子电力变压器接入配电网后，可使其功率、电流、电压等均能满足并网需求。另外，还能使光伏发电系统具备一定的事故运行能力，且在该状态下仍可为配电网输送功率，并保持端口电流、电压的稳定性。结合系统运行状态，适当的调节系统输出的有功和无功，可使光伏系统在配电网故障时保持短时的并网运行状态。

[1]田玉成.浅析非晶合金变压器在光伏电站的应用[J].太阳能.2014,10:41-43.

[2]吴涛.电气节能技术在苏宁易购总部设计中的应用[J].现代建筑电气.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