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太阳能并网发电的研究毕业论文.doc

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太阳能并网发电的研究毕业论文.doc

1摘要本文旨在研制一单相低功率太阳光电能能量转换系统,将太阳能板所产生的直流电力转换成交流电力输出。转换器的功率电路由推挽式转换器与全桥式变流器两级电路串接而成,可使太阳能电池模组的组装更具弹性。本系统可操作在市电并联模式或独立运转模式,在市电并联运转模式下并可随着不同的日照强度,调整变流器的输出电流控制讯号,使太阳能板能够运转在最大功率点。最后实际制作一套150W之转换系统雏形,并且由模拟与实测结果互相比较,以验证本文所提系统之可行性。关键词太阳能转换器,市电并联,独立运转TheResarchOfSolarGridAbstractThedesignandimplementationofasmallscalesolarenergyconversionsystemispresentedinthisthesis.ThepowercircuitofthePVinverteriscomposedofapushpullconverterandafullbridgeinverter.TheinverterconvertsDCpowergeneratedbyphotovoltaiccellsintoACpower.Thisdesignallowsflexiblearrangementsofvarioussolarcellsmodules.Thesystemscansupplyloadsandfeedexcesspowertothegridwithunitpowerfactorwhenoperatedundergridconnectedmode,orsupplyloadsexclusivelybyoperatinginthestandalonemode.Ingridconnectedmode,itiscontrolledtofollowthevariationsofsolarpanelinsolationforachievingmaximumpowerpointtracking.A150Wprototypeoftheconversionsystemisimplemented,simulationandexperimentalresultsareprovidedtoverifythe2performance.Keywordsphotovoltaicconversionsystem,gridconnected,standalone目录1绪论‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥12总体设计方案‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥12.1设计思路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥12.2设计原理分析‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥12.2.1设计简介‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥12.3总体设计方框图‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥43逆变系统电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥43.1直流升压器‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥43.2驱动电路和逆变器‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥53.3电流回路控制‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥63.3.1最大功率追踪电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥73.4PWM产生电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥73.5市电电压反馈电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥83.6太阳能板电压反馈电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥83.7电流反馈电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥933.8检测电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥103.9电压回路控制电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥104并网系统‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥11结论‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥11致谢‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥12参考文献‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥13附录‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥151绪论在现今各种能源逐渐枯竭的情况下,人类必须找寻新的替代能源,并且这个新能源必须要是能取之不尽,用之不竭的。目前有可能实用化的再生能源主要有太阳能、风力、燃料电池、地热发电等,其中最有可能来发展的替代能量为太阳能。自1992年起欧、美、日等国各地之电力公司,由政府制定政策配合大力推动下,已向太阳能发电系统购买多余电力,以减少尖峰用电时供电不足之困境,至今成效卓著。日本政府在1994年已订定了完善的太阳能供电系统安装及补助计划。1998年,美国总统克林顿公布了百万太阳能屋计划,企图增加太阳光电能及太阳能热水器的使用。而欧联的能源委员会也提出一项计划在欧洲补助建造500000栋的太阳能房屋,并在开发中国家另外建造500000栋的太阳能房屋。目前国内对于太阳能的应用主要还是在太阳能热水器的产品上,并且民众接受程度也高。因此,在缺乏新能源的今天,如何发展太阳能发电系统是一重要课题。太阳能的发电成本虽然比其他发电方法的成本来的高,但由于最近这几年来太阳能电池制造技术的提升,使得太阳能电池的价格比起前几年来说已有明显的降低,未来太阳能电池模组的价格可望降到US1/瓦以下,也因此使太阳能发电系统越来越有竞争力。太阳能发电系统之成本与效率,除了取决于电池模组外,系统所需之电能转换器亦扮演重要角色。目前对太阳能电能转换器的要求为1转换器成本低。2转换器可模组化。3可针对不同的需要,提供各种规格的输出。2总体设计方案2.1设计思路本设计是输出功率为150W,频率为50HZ的交流光电转换设备,基本的太阳能的发电系统由太阳能电池板、蓄电池、逆变器组成。但是要和市电并联,并实现供电,实现自动控制,所需的外围电路更多,如市电的相位检测,如何使逆4变器输出的电压电流信号和市电同步,以及在太阳能系统或是市电电网出现故障的时候检测。首先要解决的是光电转换原件-太阳能电池板的选取,这里我们选取西门子公司生产的SolarmoduleSP75电池板,其参数如表12.2设计原理分析2.2.1设计简介(1)系统分类一般而言太阳光电能系统可区分为在偏远地区或离岛地区市电无法到达的地方所使用的独立发电系统,以及有电力线所连接的并联系统。独立系统指其太阳光电能只直接供给某些负载,利用太阳能板在白天产生电力,并对蓄电池组充电,而在夜晚在由蓄电池组经由电力转换器提供电源给负载,而电力转换器输出为可定电压、定频率控制的电压源。表1太阳能电池板的单板电气参数1kW/m2,25ºC电气特性规格额定最大输出功率(WP)75额定电流IMPPA4.4额定电压VMPPV17.0短路电流ICA4.8开路电压VOCV21.7NOCT℃NORMALOPERATINGCELLTEMPERATURE45±2短路电流温度系数KI(mA/℃)2.06图1独立型太阳能供电系统示意图

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