黄智明，杜玉杰

（国家电投集团江西电力有限公司 高新清洁能源分公司，江西 南昌 330096）

0 引 言

太阳能直接转换为电能通过太阳能电池发电，光伏发电在运行过程中应注意所处环境和光照情况，为了提高发电性能，光伏发电需将发电系统与输电线路的电网相连接进行供电。供电方式分为接触式和非接触式，由于接触式供电会受到各种限制，人们往往采用非接触式并网供电。操作过程中，电力输出不稳定一直影响供电效果，一旦供电系统负载量过大，额定电压会超出负荷，导致电流和电压不稳定。为了提高运行效果，应采取自动控制方法，减少电流和电压的波动幅度[1]。

1 安装光伏发电系统供电控制设备

光伏发电系统非接触并网增设硬件设备，具体安全状况如图1所示。其中，应改善光伏发电系统的应用环境，硬件设备需结合应用情况加以改装[2]。

图1 光伏发电系统硬件设备结构图

1.1 自动控制器

为了确保光伏发电系统运行的稳定性，供电系统采用自动控制方式实现自动检测和控制。其中，自动监测到的数据为后续的程序运行提供数据参考，确保控制结果的有效性。光伏发电系统自动控制器可监测5个左右线路，确保太阳能方阵稳定运行[3]。一旦发现运行参数异常，应立即启动驱动设备控制程序，调节相应参数。为了提高控制效果，综合控制器对光伏发电并网线路的不确定供电矩阵应满足：

式中，σ代表不确定量；j代表供电矩阵中的横向元素；ω代表纵向元素。

1.2 逆变器

逆变器在光伏发电系统中的作用主要是将太阳能电池的直流电转换为交流电，主要包括滤波电路和逆变桥等组成部分。其中逆变桥对电压实行逆变作用，滤波电路负责对逆变器的电流做质量转换[4]。为了提高逆变器的使用性能，应将逆变器内部的半逆变桥转换为全逆变桥，通过改装元件，确保并网供电类型保持统一标准。逆变器电路原理如图2所示。

图2 逆变器电路原理图

1.3 驱动设备

并网供电输出信号不稳定，不能直接生成控制程序，控制器也无法快速识别，因此需要安装驱动设备。驱动设备可以提高信号的功率，将控制电路与主电路分开，以免出现干扰现象。其中采用MCP14E驱动芯片，可以保证驱动电流为50 mA，电压保持为-5～0.3 V，实现对系统供电情况的实时监测，符合控制要求[5]。

2 形成非接触并网供电传输链路

2.1 非接触并网供电传输模式的等效电路

非接触并网供电系统可以将系统内部的电压和相位等相应参数调整到与电网并网相适应，实现电能传输链路[6]。非接触并网供电模块主要由光伏发电系统和初次谐振变换电路组成，等效电路如图3所示。

图3 非接触并网供电传输系统的等效电路图

上述等效电路图中，LP表示自身电感，Ls表示拾取线圈电感，RP表示传输电阻，Rs表示等效电阻，CP表示系统电容，Cs表示初级回路调谐电容，Zes表示反射阻抗。如果出现过载运行，会引起电容故障，导致电流出现较大波动。

2.2 自动监测供电电压与电流

光伏发电系统安装自动化控制设备，可以对供电传输链路内部运行的电流和电压实行全过程监控。其中自动监测时间为每0.5 s监测一次，连续监测12 h，电压和电流均保持正常范围，一旦出现异常数值则自动生成控制程序[7]。

2.3 实现并网供电自动控制

首先，应控制并网电流保持自动平衡，构建同步旋转坐标系，通过调节电流器输出的电流，并控制电压平衡，最终确定最精准的频率矢量切换值，确保电压和电流的浮动范围在合理区间内，在并网供电电流输出过程中达到控制作用。其次，最大功率点跟踪控制。由于光伏发电会受到阳光强度和温度影响，为了提高供电链路中的光电转换效率，应密切监控最大功率的输出情况，并自动控制平衡点[8]。光伏发电系统供电曲线如图4所示。

图4 光伏发电系统供电曲线图

3 控制性能实验及结果分析

3.1 实验环境和装置

实验的主要宗旨是对光伏发电系统实行自动控制，确保光伏发电系统非接触并网运行过程中的电流和电压保持平稳。安装光伏发电系统的软硬件系统时应具备一定的适应环境，一般硬件设备需安装在较为空旷的环境，并驱动软件系统程序完成发电过程。实验过程中，应监测供电线路中的电压，并将有关参数传输到计算机系统，展开智能分析[9]。

3.2 实验过程及结果分析

实验采用传统方法和自动控制方法进行对比，并在计算机系统中显示两组控制结果。电压表和电流表监测最终信号，可以精准监测到电流和电压的统计结果，并根据监测结果计算出控制系统的运行性能。对比分析两组数据表明，光伏发电系统运行过程中的电压和电流信号实验数值与实际运行数据基本相近，证明自动控制方法符合当前技术需求，信号传输平稳。采用传统控制方法时电流和电压浮动数值较大，分别为8.2 A和0.72 V，而非接触并网供电自动控制方法的电流浮动值为0.2 A，电压浮动值为0.03 V，更加符合当前发展需要[10]。

4 结 论

光伏发电系统主要运行原理是将太阳辐射能转换为电能，光能与电能在转换过程中的设备装置定义为太阳能电池，光生伏特效应是将光能转化为电能的效应。本文重点分析光伏发电系统中采用非接触并网供电自动控制方法，首先对非接触并网供电重新设计了等效电路图，其次对并网电流实现了自动平衡控制，最后形成了光伏发电系统供电曲线图。

随着社会的快速发展，人们对用电需求量逐年增加，光伏发电系统应不断进行技术创新，迎合当前发展需求。本文通过研究非接触并网供电自动控制方法，设计出与实际生产需求相结合的技术标准，可以提高供电系统运行的平衡和稳定，避免后续系统运行出现电流和电压的大幅波动。