开题报告--学生 - 副本_管理学_高等教育_教育专区.doc

开题报告写作规范（电气与信息工程学院）一、 开题报告的写作应包含以下几方面的内容：1选题的背景与意义2研究的基本内容，拟解决的主要问题。国内外研究现状及发展动态；3研究的基本内容及拟解决的关键问题4完成课题的方法、步骤与进度安排；5主要参考文献（其中外文文献不少于2篇）。二、开题报告的排版要求：正文为小四号宋体，行间距一般为固定值20磅，标准字符间距，页面统一采用A4纸。三、开题报告的字数要求：正文字数不得少于2000字。衢州学院本科毕业设计(论文)开题报告课题名称微型太阳能逆变电源的设计二级学院电气与信息工程学院专业/班级电气工程及其自动化本2班学生姓名杨佳军学 号4110211239指导教师祝永华单位/职称 指导老师一、能源是国民经济的基本动力。在严峻的能源替代形势和人类生态环境（气候变暖）的压力下，世界各国都把开发利用可持续的清洁能源作为未来的能源发展战略，其中太阳能以资源丰富、没有地域界线、清洁等独特优点而成为人们关注的热点之一。太阳能光伏发电是利用太阳电池的光伏效应原理将太阳辐射能直接转换为电能的一种发电形式。太阳能光伏发电产业和市场在持续的技术进步和逐步完善的法规政策的强力推动下，快速发展。太阳能光伏发电是新能源和可再生能源的重要组成部分，被认为是当前世界上最有发展前景的新能源技术，各发达国家投入巨额资金开发研究，并大力拓展市场应用。20世纪80年代以来，美国、德国、日本、加拿大、荷兰等国纷纷制定了中长期发展规划，极大地推动光伏技术和产业的发展。近10年来的全球太阳能电池产量年均增长率达到了33%，2004年的世界太阳能电池产量超过1200 兆瓦，2005 年达到1818 兆瓦，2006 年达到2536兆瓦，年增长率分别达到61.2、51.5%和40%。截止2006年底，世界光伏发电的装机容量超过8.5GWp。在中国，太阳能资源较好的地区占国土面积2/3 以上，主要集中在西部地区，尤其是西北和青藏高原，年平均日照时间在2200 小时以上；中国陆地每年接收的太阳能辐射约合24000亿吨标准煤。光伏发电在能源中的替代功能愈来愈大，主要表现在并网发电中的应用比例增加非常快。目前光伏并网发电占世界光伏发电市场份额的80以上，成为光伏发电的主导市场。光伏并网发电是大规模发展光伏电力的必然之路。二、国内外研究现状及发展动态前几年,随着西班牙、德国、美国、日本对本国光伏产业的政策扶持,全球光伏发电逆变器的销售额逐年递增,光伏发电用逆变器进入了一个快速增长的阶段。但目前全球光伏逆变器市场基本被国际几大巨头瓜分,欧洲是全球光伏市场的先驱,具备完善的光伏产业链,光伏逆变器技术处于世界领先地位。SMA 是全球最早也是最大的光伏逆变器生产企业(德国市场占有率达 50%以上),约占全球市场份额的三分之一,第二位是 Fronius。全球前七位的生产企业占领了近 70% 的市场份额。金融危机以后,美国、意大利市场迅猛发展,尤其是美国市场,奥巴马政府上台以后,发展速度非常之快,将取代德国成为世界上最大的光伏逆变器消费市场。目前国内光伏并网逆变器市场规模较小,国内生产逆变器的厂商众多,但专门用于光伏发电系统的逆变器制造商并不多,但是不少国内企业已经在逆变器行业研究多年,已经具备一定的规模和竞争力, 但在逆变器技术质量、规模上与国外企业仍具有较大差距。目前具有较大规模的厂商有合肥阳光、北京科诺伟业、北京索英、志诚冠军、南京冠亚、上海英伟力新能源科技有限公司等企业。目前这些企业用于光伏系统的产量呈逐年上升的趋势。国内市场规模虽然较小,但未来光伏电站市场的巨大市场发展空间和发展潜力给国内企业带来发展的历史机遇。目前国内光伏逆变器主要被阳光电源、艾思玛、KACO 等品牌所占领,国外企业多数通过代理渠道进入国内市场,由于售后服务提供难度大整体市场占有率不高。2008年统计数字显示,合肥阳光电源公司占据 70%以上的光伏逆 变器市场份额,国内重点光伏项目大功率产品几乎全部选用国内产品。从技术方面来看,国内企业在转换效率、结构工艺、智能化程度、稳定性等方面与国外先进水平仍有一定差距,目前我国在小功率逆变器技术上与国外处于同一水平,在大功率并网逆变器上,大功率并网逆变器仍需进一步提高和发展。国内外发展趋势太阳能逆变器未来的发展趋势将朝着转换效率高、性能稳定、网型逆变器为主流的方向发展。(1)转换效率高随着太阳能逆变器技术的不断发展,转换效率持续上升,由过去90-92%上升98%以上,未来的目标是要达到 99%以上。因此,转换效率提高是太阳能逆变器未来发展趋势之一。(2)性能稳定性能稳定是系统运营商在选用逆变器中越来越重视的要素,太阳能逆变器产品的各项特性,包括可靠度、耐用度、安装的简易与便利、并网是否安全等都是系统运营商重点考虑的范围,因此,要求太阳能逆变器的性能稳定是必然趋势。(3)逆变器以并网型为主流从技术层面来讲,并网型逆变器朝着高频化、高效率、高功率密度、高可靠性和高度智能化是未来的发展方向。三、研究的基本内容及拟解决的关键问题研究的基本内容包括：太阳能电池；逆变器；正弦波调制；升压电路；SPWM波形。本课题的主要研究内容：1.根据太阳能电池输出特性和蓄电池的特性,设计蓄电池的充电控制方法。2. 设计逆变主电路,并采用控制芯片采用Microchip公司的专用于电源与电机控制的dsPIC30F系列中的dsPIC30F2010单片机编写软件并采用适当的驱动电路,对直流电压采用SPWM逆变调制,产生220V50赫兹的正弦交流电。采用输出LC滤波和双闭环负反馈调节,确保输出波形的质量。太阳能电池输出电流一电压特性如图2.1所示,是指在某一确定的日照强度和温度下,太阳能电池的输出电压和输出电流之间的关系。这个特性也称为伏安特性。伏安特性曲线表明太阳能电池既非恒压源,又非恒流源,是一种具有强烈非线性的直流电源,翰出电流在大部分工作电压范围内相当恒定,最终在一个足够高的电压之后,电流迅速下降为零。图中虚线表示太阳能电池的P一U曲线,有助于精确计算最大功率点。蓄电池是太阳能光伏储能的核心器件。蓄电池属于电化学电池,它把化学中的氧化还原所释放出来的能量直接转变为直流电能。他的输出功率是蓄电池的核心性能之一。逆变系统是太阳能电源的核心关键。通过图3.1我们可知,逆变电源主要由全桥逆变电路、高频升压变压器、周波变换电路及输出LC滤波器构成。左侧为逆变电路全桥结构。电感L、电容Q构成输出LC滤波器,其作用是滤除逆变输出SPWM波中的高次谐波分量,使输出电压波形正弦化。滤波电容电压检测信号U。、滤波电感电流检测信号l送到AVR微处理器进行模数转换并对逆变系统进行闭环控制。系统中主要是由单片机的程序来显示波形，把信号传给滤波电路和放大电路，然后再有示波器来显示波形。最后还可以来修改为50赫兹频率。由于逆变电路要求输出电压为正弦波电压,对输出电压的谐波含量要求尽可能小,即要对输出电压进行控制,以得到波形优良的正弦波电压。目前逆变电路控制方法常采用SPWM控制技术,SPWM法是一种比较成熟的、目前使用较广泛的PWM法。采样控制理论中的有一个重要结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同。SPWM法就是以该结论为理论基础,用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断,使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等,通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。在软件设计中，采用PI控制调制幅度值，控制调节开关管的导通和断开发生变化，实现蓄电池24V/12V输入，标准市电220V输出。图3.2所示的单极性三角波对称规则同步采样法,采用单极性三角波并以三角波中心线与正弦波交点C作一水平线,从而得到与三角波的交点A、B,并以此决定脉宽。这时,由于A、B两点座落在正弦调制波的两侧,因此减少了脉宽生成误差,所得的SPWM波形也就更准确了。 单极性控制仅用一对高频开关,相对于双极性控制具有开关损耗低、电磁干扰小、无开关频率级谐波等优点。因此本文采用的全桥逆变控制方式为单极性SPWM控制。四、完成课题的方法、步骤与进度安排2015年1月7号1月11号：确定开题题目并查阅文献资料2015年1月12号1月18号：确定大致设计方案并网上采购物件2015年1月19号1月22号：电路设计并利用单片机编程，组合系统五、主要参考文献（其中外文文献不少于2篇）1Sachin Jain and Vivek Agarwal，“A Single-Stage Grid Connected Inverter Topology for Solar PV System With Maximum Power Point Tracking，”IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS.VOL.22,NO.5,SEPTEMBER 20072赵争鸣，刘建政，孙晓瑛，袁立强. 太阳能光伏发电及其应用. 北京：科学出版社，20053王长贵，王斯成. 太阳能光伏发电实用技术. 北京：化学工业出版社，2005.64Wu Libo，Zhao Zhengming，Liu Jianzheng，“A Single-Stage Three-Phase Grid-Connected Photovoltaic System With Modified MPPT Method and Reactive Power Compensation，”IEEE TRANSACTIONS ON ENERGY CONVERSION.VOL.22，NO.4，DECEMBER 2007.5吴忠军. 基于DSP 的太阳能独立光伏发电系统的研究与设计.江苏大学硕士学位论文,2007.6王长贵，王斯成. 太阳能光伏发电实用技术. 北京：化学工业出版社，2005.67李宏，焦振宏等.SPWM 波形等面积动态递推算法.