中国石油大学 《太阳能发电技术》期末考试复习题及参考答案.docx
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《太阳能发电技术》课程综合复习资料
一、判断题1．在光伏发电系统中，一般而言，可按电路拓扑结构分类的方法来研究高频隔离型光伏并网逆变器，主要包括DC/DC变换型和周波变换型两类。
答案：
正确
2.基于电压定向的同步旋转dq坐标系下，并网系统由直流电压外环和有功、无功电流内环组成。
答案：
正确
3.使用改进的干扰观测法时，如果系统出现暂时大范围波动，可视为外界的剧烈变化，此时将锁定步长变化范围，或是保持此次周期内扰动步长为0，以有效地减小误判断。
答案：
正确
4．T型NPC三电平拓扑，使用两个串联的背靠背IGBT实现双向开关，从而将输出钳
位至直流侧中性点。
答案：
正确
5．光伏电池输出伏安特性曲线与电流轴的交点为开路电压Uoc。
答案：
错误6．光伏电池输出伏安特性曲线与与电压轴的交点为短路电流Isc。
答案：
错误
7.阳光直射，太阳高度角为90°。
答案：
正确
8.双模式Boost多级非隔离型光伏并网逆变器，当输入电压Uin大于等于给定正弦输出电压Uout的绝对值时，Boost电路的开关Vc导通。
答案：
错误
9.双模式Boost多级非隔离型光伏并网逆变器，当输入电压Uin大于等于给定正弦输出电压Uout的绝对值时，全桥逆变电路在SPWM调制方式下工作。
答案：
正确
10.采用单极性调制的全桥逆变器产生的共模电压其幅值在0与0.5UPV之间变化，且频率为开关频率的PWM高频脉冲电压。
答案：
正确
11.调制波的幅值高于载波幅值时，冲量等效原则无法成立，如果调制波是正弦波，此
12
12
/
时，输出会发生畸变，不再是正弦。
答案：
正确
12.两点式PWM控制，在调制信号ur和载波信号uc的交点时刻控制各器件的通断。
答案：
正确
13.三相桥式电路的PWM控制公用同一列三角波载波uc。
答案：
正确
14.电流跟踪控制的精度与滞环的环宽有关，同时还受到功率开关器件允许开关频率的
制约。
答案：
正确
15.在同步调制方式中，调制波频率fr变化时载波比N同时改变。
答案：
错误
16.异步调制通常保持载波频率fc固定不变，当调制波频率fr变化时，载波比N不变。
答案：
错误
17.采用SVPWM调制时，逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压。
答案：
正确
18.蓄电池内部活性物质消耗尽后，可利用充电的方法使之恢复，由此蓄电池得以再生，
故也称之为充电电池。
答案：
正确
19.由于太阳能的随机性和不稳定性，所以并网发电是太阳能的最佳利用方式之一。
答案：
正确20．集中式光伏并网系统体系结构，旁路二极管并联在光伏电池组件两端，当某组件被阴影遮挡或出现故障而停止发电时，在该二极管两端形成正向偏压，不至于阻碍其他正常组件发电。
答案：
正确21．一次能源是指从自然界取得的未经任何加工或转换的能源。
答案：
正确
22.无论哪一种PWM波形，每周期包含的脉冲个数越多，正弦脉宽变化越平滑，则逼
近正弦的程度越好，谐波亦越大。
答案：
错误
23.三次谐波注入法输出得到的正弦线电压的大小比传统SPWM得到的最大线电压要大。
答案：
正确
24.典型I型系统的超调量相对较大，抗扰性能却比较好。
答案：
错误
25.分段恒流充电法是在充电后期把电流减小，以避免充电后期电流过大。
答案：
正确
二、单选题
1.三相桥式电路的PWM控制，三相的调制波信号urU、urV和urW依次相差（）。
A.0°B．90°C．220°D．120°
答案：
D
2.异步调制，当调制波频率fr较低时，载波比N（），一周期内脉冲数较多，PWM波形接近正弦波。
A.较大
B.较小C．不确定答案：
A
3.光伏电池等效电路中，暗电流的方向与光生电流Iph的方向（）。
A.相反B．相同C．不确定答案：
A
4.光伏电池理想的等效电路相当于一个电流为Iph的电流源和一个（）的并联。
A.三极管B．二极管C．电阻D．电容答案：
B
5.分段同步调制，在调制波频率fr低的频段采用（）的载波比N，使载波频率fc不致过低而对负载产生不利影响。
A.较低B．较高C．不确定答案：
B
6.曲线因数FF越大对应的光伏电池输出特性也就越好，电池的光电转换效率就（）。
A.越低B．越高C．不确定答案：
B
7.能够产生光生伏特效应的太阳辐射波长是（）。
A．小于0.4m
B.大于1.2m
C.范围一般在0.4~1.2m左右答案：
C
8.光伏电池的短路电流Isc具有（）的温度系数。
A.负B．正C．不确定答案：
B
9.光伏电池的开路电压Uoc具有（）的温度系数。
A.正B．负C．不确定答案：
B
10.分段同步调制，在调制波频率fr高的频段采用（）的载波比N，使载波频率fc不致过高，限制功率开关器件允许的范围。
A.较低
B.较高C．不确定答案：
A
11.光伏电池的开路电压Uoc随光照强度的升高呈（）增加。
A.对数比例B．平方关系C．比例
答案：
A
12.光伏电池的短路电流Isc与光照强度成（）。
A.正比B．反比C．平方关系答案：
A
13.双模式Boost多级非隔离型光伏并网逆变器，当输入电压Uin小于给定正弦输出电压Uout的绝对值时，Boost电路的开关Vc（）运行。
A.工频B．基频C．高频D．最低频率答案：
C
14.双模式Boost多级非隔离型光伏并网逆变器，当输入电压Uin小于给定正弦输出电
压Uout的绝对值时；全桥逆变电路以（）调制方式工作，使输出电压与电网极性同步。
A.高频B．最低频率C．工频D．基频
答案：
C
15.为了抑制共模电流，应尽量降低共模电压ucm的（）。
A.大小B．频率C．幅值答案：
B
16.若能使共模电压ucm为（），则能够基本消除共模电流
A.方波B．定值
C．正弦波D．三角波答案：
B
17.根据国家气象局风能太阳能评估中心的划分标准，我国太阳能资源最少的地区属于
（）。
A．一类地区B．二类地区C．三类地区D．四类地区答案：
D
18.太阳能热水系统属于（）。
A．光--化学转换
B．光--热转换C．光--电转换D．热--电转换答案：
B
19.光伏电池组件并联，要求所并联的所有光伏电池具有相同的输出（）等级。
A.电阻B．电容C．电流D．电压答案：
D
20.基于电网电压矢量定向的同步旋转dq坐标系中，q轴电流超前于电网电压90度，所以是（）分量。
A.积分
B.有功C．无功D．微分答案：
C
21．（）是光伏并网发电系统的核心。
A．蓄电池
B．光伏阵列C．网侧逆变器答案：
C
22.根据输入输出方式，目前大多数的并网逆变器采用的是（）控制输出。
A．电流
B．电压C．电阻D．电容答案：
A
23.在并网发电中，（）是关注的主要对象。
A．基波电流
B．基波电压C．谐波电流D．谐波电压答案：
A
24.当控制并网逆变器的输出电流并使其超前于电网电压时，便实现了并网逆变器在并
网发电的同时，还可向电网提供（）。
A．有功补偿B．无功补偿C．谐波补偿答案：
B
25.比例控制器的输出与输入误差信号成（）关系。
A．积分
B．比例C．微分D．平方答案：
B
三、名词解释
1.直流电压利用率
答案：
直流电压利用率是指逆变电路所能输出的交流线电压基波最大幅值U1m和直流电压Ud之比。
2.调制系数
答案：
调制系数是正弦调制波的幅值Urm与载频三角波的幅值Ucm的比值。
3.载波比
答案：
载波比是载波频率fc与调制波频率fr之比。
4.蓄电池的容量输出效率ηc
答案：
蓄电池的容量输出效率ηc，指蓄电池放电时输出的电量与充电时输入的电量之比。
5.延迟环节
答案：
延迟环节从输入开始后在0~τ时间内没有输出，但t=τ之后，输出完全等于输入。
6.光伏电池的光照特性
答案：
光伏电池的光照特性是指光伏电池的电气性能与光照强度之间的关系。
7.蓄电池的极化现象
答案：
当电极上有电流通过时，电极的电位偏离其平衡电极电位，这种现象称为极化现象。
8.蓄电池的理论容量
答案：
蓄电池的理论容量是指极板上的活性物质全部参加电化学反应，所能释放的电量。
9.两点式PWM（双极性PWM）
答案：
两点式PWM（双极性PWM），对应于正弦波的每个半周都是双极性跳变的脉冲序列，在正负两电平间跳变。
10.独立光伏发电系统
答案：
独立光伏发电系统是指不与常规电力系统相连而孤立运行的发电系统。
11.蓄电池的内阻
答案：
电流通过蓄电池内部时受到各种阻力，使蓄电池的电压降低，该阻力总和称为蓄电池的内阻。
12.无源阻尼法
答案：
无源阻尼法，为了抑制LCL滤波器的谐振特性，提高系统的稳定性，在滤波器的回路中串入电阻来增加系统的阻尼。
13.电流跟踪PWM（CurrentFollowCFPWM）控制
答案：
电流跟踪PWM（CurrentFollowCFPWM）控制以正弦波电流为控制目标，对电流实行闭环控制，使实际电流快速跟随给定值，在稳态时，保证其正弦波形。
14．同步调制
答案：
同步调制，载波比N等于常数，在变频时使载波与调制波保持同步。
15.最大功率点跟踪（MaximumPowerPointTracking,MPP）T技术
答案：
利用控制方法实现光伏电池的最大功率输出运行的技术被称为最大功率点跟踪技术。
16.孤岛效应
答案：
孤岛效应是指当电网由于电气故障、误操作或停电维修等原因造成中断供电时，各个光伏并网发电系统仍在运行，并向周围的负载供电，而构成一个电力公司无法控制的自给供电的孤岛。
17.蓄电池的电化学极化
答案：
充电过程是电极发生氧化还原反应的过程，电极反应都是由几个基本步骤组成。
在实际的反应过程中，几个步骤的反应速度不相同，其中必有一个步骤反应速度最慢，为了使电极反应顺利进行，需要额外的施加一定的电压，这种现象就是电化学极化。
18．分段同步调制
答案：
分段同步调制，把逆变电路的输出频率范围划分成若干个频段，每个频段内保持载波比N恒定，不同频段的载波比N不同。
19.跟踪控制法
答案：
跟踪控制法把希望输出的电流或电压作为指令信号，把实际电流或电压波形作为反馈信号，通过两者瞬时值比较，来决定逆变电路各功率器件的通断，使实际输出信号跟踪指令信号的变化。
20.光伏电池的温度特性
答案：
光伏电池的温度特性是指光伏电池的工作环境温度和电池吸收光子后使自身温度升高对电池性能的影响。
四、问答题
1．“1MJ/m2”相当于每平米多少度电？
答案：
（1千瓦时=1千瓦×1小时=1000瓦×1小时=1000瓦×3600秒=3600000焦=3.6×106焦=3.6MJ
“1MJ/m2”相当于每平米1/3.6度电。
2．影响光伏电池效率的因素非常多，在整个光电转换过程中影响光伏电池效率的损耗主要可归纳为哪四部分？
答案：
（1）不同波长的太阳光其穿透能力不同，只有进入到电池材料内部，且能量大于禁带宽度Eg的光子才可能产生电子--空穴对。
（2）任何电池表面都对光有反射作用。
（3）能量大于禁带宽度Eg的光子在半导体内部，由于复合和寿命等原因，不能全部产生成
有用的电子--空穴对。
（4）串联电阻Rs和旁路电阻Rsh的影响。
3．对于单相全桥并网逆变器，采用双极性调制存在的两个缺点是什么？
答案：
对于单相全桥并网逆变器，采用双极性调制存在的两个缺点是：
（1）在整个电网周期中，由于双极性调制时4个功率开关器件都以开关频率工作，而单极性调制时只有
两个功率开关器件以开关频率工作，因此所产生的开关损耗是单极性调制的2倍；
（2）双极性调制时逆变器交流侧的输出电压在UPV和-UPV之间变化，而单极性调制时逆变器交流侧的输出电压则在UPV和0或-UPV和0之间变化，因此双极性调制时逆变器输出的电流纹波幅值是单极性调制的2倍。
4．并网变换器工作的稳态原理与基本控制思路是什么？
功率P
317.3V/9.5
kW，55℃
345.6V/10.5
kW，25℃
345.6V/8.9
kW，55℃
O
电压U
答案：
并网变换器工作的稳态原理与基本控制思路是，改变变换器输出基波电压V1的大小和相位，就可以改变并网基波电流的大小和相位。
5．结合图说明恒电压跟踪法存在的问题。
答案：
当光照强度1000W/m2时，某光伏电池在25℃下的最大功率点为345.6V/10.5kW；当温度变为55℃时，最大功率点变为317.3V/9.5kW。
采用恒电压跟踪法，若维持U=345.6V，则55℃时的功率为8.9kW，仅为此时最大功率的93.7%。
在光伏阵列的功率输出随着温度变化的情况下，如果仍然采用恒定电压跟踪控制策略，光伏阵列的输出功率将会偏离最大功率点，产生比较大的功率损失。
6．三电平逆变器每一相有几种工作状态？
三电平逆变器的工作状态有多少种？
如不计重合的，则独立的矢量有多少个？
答案：
三电平逆变器每一相有三种工作状态，三电平逆变器的工作状态可有33=27种，
如不计重合的，则独立的矢量只有19个。
7.三相全桥电压型PWM逆变器可输出几个基本电压空间矢量？
其中几个有效矢量？
几个零矢量？
有效电压空间矢量的长度是为多少？
答案：
三相全桥电压型PWM逆变器可输出8个基本电压空间矢量。
其中6个有效矢量。
2个零矢量。
有效电压空间矢量的长度为2/3Ud。
8.同步调制的缺点是什么？
答案：
同步调制的缺点是：
当逆变电路输出频率很低时，载波频率fc也很低，载波频率fc过低时，由调制带来的谐波不易滤除。
当逆变电路输出频率很高时，同步调制时的载波频率fc会过高，使开关器件的开关损耗增大。
9．结合图，解释为什么扰动观测法存在误判现象？
答案：
在光强变化快速的情况下，假定系统开始工作在S1曲线上①点，由于扰动的作用，如果同时光强变化，则工作点向右移动到了S2曲线上的②点，P②>P①，系统便认为此时最大功率点应该在②点的右边，仍向右调节工作点；如果光强按着此趋势不断的快速变化下去，则系统继续向右调节来寻找最大功率点。
工作点越来越偏离最大功率点，这种情况就是误判现象。
10.关于PWM控制信号的产生，需要解决哪两方面协调控制问题？
答案：
关于PWM控制信号的产生，需要解决两方面协调控制问题：
（1）PWM波所含基波电压的幅值与频率的协调控制（U/f协调控制）；
（2）载波频率与调制波频率之间的协调控制（fc与fr的协调关系）。
11.如何实现U/f协调控制？
答案：
随着调制波频率的降低，应当同时适当减小调制系数m，使调制波的幅值Urm降低，从而在调制波正半周，PWM正脉冲随调制波的幅值Urm降低而变窄，负脉冲相应地变宽，从而平均面积减小，基波幅值亦减小。
12．独立光伏发电系统的基本工作原理是什么？
答案：
独立光伏发电系统的基本工作原理是将光伏电池组件产生的电能，通过控制器的控制给蓄电池充电，或者在满足负载需求的情况下直接给负载供电，如果日照不足，或者在夜间则由蓄电池在控制器的控制下给直流负载供电，对于含有交流负载的光伏系统而言，还需要增加逆变器，将直流电转换成交流电。
13．常规的电压源单级非隔离型并网逆变器拓扑存在哪三个缺点？
答案：
常规的电压源单级非隔离型并网逆变器拓扑存在的三个缺点是：
（1）只能应用在直流电压高于电网电压幅值的场合，因此要想实现并网，需满足光伏输入电压要高于电网电压。
（2）同一桥臂的两个开关器件导通需加入死区时间，以防止直通而导致的直流侧电容短路。
（3）直流侧的支撑电容值要设计得足够大，来抑制直流电压纹波。
14．什么是扰动观测法的误判现象？
答案：
当外界环境发生变化时，光伏电池的输出功率特性曲线也发生改变，会出现一段时间内工作点序列位于不同的PU特性曲线上的情形。
此时，对于不同的PU特性曲线上的工作点，继续使用针对于固定特性曲线的判据，就会出现扰动方向与实际功率变化趋势相反的情形，这就是扰动观测法的误判现象。
15．在非隔离的光伏并网发电系统中，为什么存在共模电流？
答案：
在非隔离的光伏并网发电系统中，电网和光伏阵列之间存在直接的电气连接。
由于太阳能电池和接地外壳之间存在对地的寄生电容，而这一寄生电容会与逆变器输出滤波元件以及电网阻抗组成共模谐振电路。
当并网逆变器的功率开关器件动作时，会引起寄生电容上电压的变化，而寄生电容上变化的共模电压会产生共模电流。
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