微型光伏最终开题报告.docVIP

南京工程学院 本科毕业设计（论文）开题报告 题目： 新一代微型光伏逆变器的设计与研究 （硬件设计） 学生姓名： 杨青伟 学号： 206100946 教学院系： 电力工程学院 专业年级: 电气工程及其自动化2010级（电气101） 指导老师： 张 亮 单位： 南京工程学院 2014年 3月 18 日说 明1根据南京工程学院毕业设计(论文)工作管理规定，学生必须撰写毕业设计（论文）开题报告，由指导教师签署意见、教研室审查，系教学主任批准后实施。2开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。3毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。4本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，应不少于2000字，没有经过整理归纳，缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论。5开题报告检查原则上在第24周完成，各系完成毕业设计开题检查后，应写一份开题情况总结报告。 毕业设计(论文)开题报告学生姓名杨青伟学 号206100946专 业电气工程及其自动化指导教师姓名张亮职 称讲师所在系部电力学院课题来源自拟课题课题性质毕业设计课题名称新一代微型光伏逆变器的设计与研究毕业设计的内容和意义能源是人类社会的生存和发展的重要物质基础。近年来，世界化石能源的有限性和开发利用过程中引起的环境污染问题日益突出，已经成为制约世界经济可持续发展的主要瓶劲，清洁的可再生能源的开发利用受到世界各国的高度重视。太阳能作为一种巨量的可再生能源，以其清洁、安全的特点，成为高度污染性化石能源的主要替代能源。太阳利用形式居多，其中光伏并网利用发电作为主要利用形式之一，受到人们的倍加关注。所以，在世界话是呢过元紧缺和环境污染严重的今天，深入开展太阳能光伏并网发电技术的研究，对于缓解能源危机和加强环境维护，促进经济的可持续发展等都具有深远重大的理论和现实意义。我所研究的方向是逆变器，逆变器是把直流电能转变成交流电（一般为220v/50Hz正弦或方波）。中小功率逆变器是户用独立交流光伏系统中重要的环节之一，其可靠性和效率对推广光伏系统、有效用能、降低系统造价至关重要，因而各国的光伏专家们一直在努力开发适于户用的逆变电源，以促使该行业更好更快地发展。微型逆变器直接与单个光伏组件集成，能够在面板级实现最大功率点跟踪，各个微型逆变器和光伏组件之间相互没有影响，与传统逆变器相比，单个模块故障不会对整个系统产生影响，所以对微型逆变器的研究具有很大的意义。文献综述现状由1893年发现“光生伏打效应”和1954年第一块实用光伏电池问世到现在，因为价格的昂贵还有光电转换效率低，光伏电池的早期应用主要局限科学研究及军事、航天等领域，受到石油危机和环境污染问题的影响，人们对能源和环境问题认识提高，光伏发电越来月受到重视，科研投入也随之加大，光伏产业也不断的出台。国外光伏发电美国于1973年首先制定了光伏发展计划，明确了近、中、远期的发展目标。7日本于1974年开始执行“阳光计划”，投入了很多的资金，很快的发展成为世界太阳能电池的生产大国。随后很多国家也纷纷制定光伏发展计划，并投入大量的资金进行技术开发和加速工业化进程。到了二十世纪九十年代，不少国家开始实施基于并网太阳能发电的屋顶计划，这是一种全新的将太阳能技术与建筑设计相结合的光伏并网发电系统。1997年的京都会议，美国宣布百万光伏屋顶计划，预计10年内安装容量约为3GW。之后相继德国、日本提出光伏屋顶计划，德国西门子公司建成了1MW太阳能光伏系统，成为大功率太阳能光伏发电的代表。除了屋顶并网太阳能光伏发电系统外，一些发达国家其他光伏发电技术应用方面做了大量的工作。主要有以下几个方面：8（1） 风光柴互补发电系统。进一步降低发电成本，在风光柴混合发电系统上做了大量的示范工作和经济对比。还开发了混合发电系统的优化软件，实现最合理，最经济的供电方案。（2） 未来和汽车配套的太阳能光伏发电系统。国外已经开发出较成功的为电动汽车蓄电池充电的太阳能快速充电系统。（3） 太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统。该系统属于最清洁的再生能源发电系统，对于冬夏太阳辐射差异比较大，采用蓄电池极不经济的高纬度地区，通过此种方法利用太阳能极为有效。（4） 再生能源海岛供电系统。一般海岛缺乏水资源，燃料很昂贵，这是课再生资源有了很大的用处。文献综述国内光伏发电现状 目前我国在小功率逆变器上与国际处于同一水平，在大功率并网逆变器上，合肥阳光电源大功率逆变器2005年已经批量向国内、国际供货。该公司250KW、500KW等大功率产品都取得了国际、国内认证，部分技术指标已经超过国外产品水平，并在国内西部荒漠、世博会、奥运场馆等重点项目上运行，效果良好。3 逆变器不仅具有直交流变换功能，还具有最大限度地发挥太阳电池性能的功能和系统故障保护功能。根据采用隔离变压器的类型，并网逆变可分为低频环节、高频环节以及非隔离型并网逆变低频环节并网逆变器采用工频变压器作为与电网的接口，因此存在体积和重量大、音频噪音大的缺点；而非隔离型并网在一些国家禁止使用，因此现在普遍采用直接挂在电网上运行的高频环节并网逆变器。光伏发电系统中逆变器是非常重要的部件，决定着系统的效率以及输出电流波形的质量。逆变器的拓扑有很多种，其中最常用的是全桥结构。为了降低光伏发电系统的成本，现在许多国家都在不遗余力的对高 效逆变器进行研究。目前国际上一些知名公司的逆变器产品整机效率已经可以达到93%95%。5主要参考文献1 王兆安，刘进军.电力电子技术(第5版).北京：机械工业出版社，20092 周志敏，周继海，纪爱华.逆变电源实用技术设计与应用.北京：中国电力出版社，20053 杨海柱，金新民.500W光伏并网逆变器设计.国外电子元器件，2006，（3）50-524 王守仁，金新民，杨海柱.小功率光伏并网逆变器.电气时代，2006，（3）112-1145 马幼捷，程德树，陈岚等.光伏并网逆变器的分析与研究.电气传动，2009，39（4）6 李先允，姜宁秋等 电力电子技术，中国电力出版社，20067 金新民，张凌.单相光伏并网逆变器的研制，20078 蔡文浩，齐乐.单向光伏并网逆变器的研究与设计，20099 Hudson, R.M. Implementation and testing of antislanding algorithms for IEEE 929- 2000 compliance of single phase photovoltaic inverters C, Photovoltaic Specialists Conference, 2002, 1414141910 Yuvarajan S, Yu Dachuan, Xu Shanguang. A Novel Power Converter for Photovoltaic Applications J . Journal of Power Sources, 2004, 135( 1- 2) ：327- 33111 Woyte A, Belmansk R, NjsJ. Testing the Islanding Protection Function of Photovoltaic Inverters. IEEE Trans. On Energy Conversion , 2003， 18 ( 1) ：157- 162研究内容任务要求（1）完成电气原理图设计；（2）完成元器件参数计算和选型，列出设备选择清单；（3）利用实验室现有的条件完成部分安装调试实验；（4）完成设计报告，提交装订规范的书面设计报告和电子文档技术指标逆变器额定输出功率： ；逆变器输出单相交流电压：； 逆变器输出单相交流电压：；光伏发电系统输入直流电压：光伏并网系统的工作原理 对于光伏并网系统而言，将太阳能经光伏电池阵列转化成电能馈送给交流电网，其间能量的传递和转换可以有很多种方法，并网逆变器的结构也因而有所不同，可以是直接从太阳能电池到电网的单级DC-AC变换结构，也可以是DC-DC和DC-AC的两级变换结构，对于小功率光伏并网发电系统由于光伏电池阵列的输出电压比较小，因而更多的采用先通过一级DC-DC变换器升压，然后再通过一级DC-AC逆变器的两级变换并网结构。太阳并网逆变器的控制目标是控制并网逆变器的输出电流为稳定的高质量的正弦波电流，同时还要求并网逆变器输出的电流与电网电压同频、同相，因此需要采用合适的控制策略已达到上述的控制目标。光伏并网系统的技术路线Boost电路的数学模型 (1) (2) (3) 研究内容 (4)设计思路图 图 1光伏并网系统设计本设计决定采用两级结构，即前级DC-DC变换器和后级DC-AC逆变器，两部分通过DC-link相连。8 前级DC-DC变换器，考虑到输入电压较低，输出电压较大，因此这里采用结构简单，控制方便的BOOST升压电路，它根据电网电压的大小，使在不同天气条件下的输入电压达到一个合适的水平，增大光伏系统的经济性能。在本系统中，太阳能电池板输出的额定直流电压通过DC-DC变换器，将电能转化为DC-link的800伏直流电。DC-link的作用除了连接DC-DC变换器和DC-AC逆变器，还实现了功率的传递。后级的DC-AC逆变器，采用单相逆变全桥，作用是将DC-link直流电转化成220V/50Hz正弦交流电，实现逆变向电网输送功率。系统保证并网逆变器输出的正弦电流与电网的相电压同频同相。 研究内容 图2系统电路的拓扑结构流程 图3升压斩波电路(DC-DC)6 图4逆变器的基本结构(DC-AC)研究内容 系统主电路的拓扑结构 图 5预期结果（1）完成开题报告、开题答辩以及答辩以后的整改；（2）按照任务要求完成微型光伏发电并网逆变器的电气原理图设计及其元器件的参数、参数计算和型号选取；（3）提出设备需要清单，根据实验室现有条件和实验设备完成部分电路的安装和调试；（4）按照南京工程学院本科毕业设计（论文）撰写规范的要求和格式，按时完成设计报告，完成设计报告，提交按照要求装订规范的报告和电子文档。可能的遇到的困难与对策 对于并网逆变器的了解还不够深入，其中的许多概念、理论、技术知识和注意事项没有全面了解，这就可能造成在对逆变器电路元件的参数及型号确定时考虑不够周全，造成参数计算错误和型号错用。针对这个问题，在设计过程中多查阅关于光伏发电系统的相关书籍资料，向老师请教和多与进行同种类型设计题目的同学交流、相互学习。 根据设计任务要求，设计的逆变器控制部分要用电流跟踪方案，但自己对不够了解，对于其具体工作原理不清楚，在对逆变器控制电路的设计时，思路不是太清晰，可能会造成很多困扰；设计任务书的简介，还要求实现最大功率点跟踪MPPT控制，对于控制方法的具体实现不清楚；向做此项课题的同学请教，对系统进一步的认识，这样有利于选型。以及硬件部分更好的深入了解。研究计划 第一周 根据老师布置的课题，上网查找有关微型光伏逆变器的文献 第二周 写开题报告，总结自己要研究的方向，对阅读完文件后的理解与综述 第三到五周 根据开题答辩结果完成整改，参考中外文资料完成逆变器电气原理图设计和相关参数计算，提出元器件采购清单 第六到八周 修改完善设计，制定安装制作方案并根据元器件采购到货情况开始硬件电路安装，完成外文资料翻译 第九到十一周 根据实验室现有条件，完成安装调试，解决调试过程中的问题，记录安装调试结