小型高效率太阳能逆变电源开发课题申报书

1、项目编号号：大学生科科技创新新项目申 报报 书书创新项目目名称：小型高高效率太太阳能逆逆变电源源开发创新项目目负责人人： 项目负责责人专业业：电子子信息工工程 学校名称称： 申报日期期： 20010 年 12 月 22 日浙江省大大学生科科技创新新活动计计划（新新苗人才才计划）实施办办公室 制填写说明明一、申报报书要按按照要求求，逐项项认真填填写，填填写内容容必须实实事求是是，表达达明确严严谨。二、格式式要求：申报书书中各项项内容以以Worrd文档档格式填填写，表表格中的的字体为为小四号号仿宋体体，1.5倍行行距；表表格空间间不足的的，可以以扩展或或另附纸纸张；均均用A44纸双面面打印，于左侧

2、侧装订成成册。三、申报报书由所所在学校校领导审审查、签签署意见见并加盖盖公章后后，一式式2份（均为原原件），报送至至团省委委学校部部。一、项目目简介项目概况项目名称称 小小型高效效率太阳阳能逆变变电源开开发 项目性质质（）基础础研究 （）应用用基础研研究项目来源源（）自主主立题 （）教师师指导选选题起止时间间自20111年1月 至20011 年122月项目状况况1、研研发阶段段 2、中试阶阶段 33、批量量（规模模）生产产（选项项打）申请人姓名性 别出生年月入学年月所在院系联系电话电子信箱项 目 组主要成员员姓名年龄性 别专业具体分工工电子信息息工程整体方案案、逆变变部分硬硬件设计计与实现现电

3、子信息息工程逆变部分分软件设设计电子信息息工程直流升压压部分设设计计算机电池充放放电管理理部分设设计与实实现项目指导教师姓名性 别男出生年月主要研究究方向 近三年获获奖成果果：国家家级_等奖_项项，省部部级_等奖_项项近三年科科研经费费45万元元，年均均15万元元项目主要内容简介本项目以以提高系系统效率率(855%以上上)为优优先原则则，采用用“推挽电电路+高高频升压压+全桥桥逆变”的逆变变电源设设计方案案。整个个项目分分为硬件件和软件件两部分分，其中中硬件分分为直流流升压和和逆变环环节。直直流升压压采用电电压电流流双反馈馈，将输输出功率率控制在在10000W左左右，频频率控制制在500HZ左

4、左右，控控制器使使用电流流型控制制芯片UUC38846。在逆变变环节，本项目目采用IIPM集集成功率率模板，简化了了驱动电电路设计计。由于于IPMM自带欠欠压 保保护、短短路保护护功能，增加了了系统抗抗干扰能能力。控控制芯片片采用MMicrrochhip公公司的专专用于电电源与电电机控制制的dssPICC30FF系列中中的dssPICC30FF20110，具具有对称称互补输输出地PPWM口口，生产产SPWWM波形形极为方方便，并并不需要要外接专专用SPPWM芯芯片。在在软件设设计中，采用PPI控制制调制幅幅度值，控制调调节开关关管的导导通和断断开发生生变化，实现蓄蓄电池224V/12VV输入，

5、标准市市电2220V输输出。二、项目目的研究究目的及及意义1、申请请项目的的必要性性、目的的及意义义必要性进入2ll世纪，人类面面临着实实现经济济和社会会可持续续发展的的重大挑挑战，而而能源问问题日益益严重，一方面面是常规规能源的的匮乏，另一方方面是石石油等常常规能源源的开发发带来一一系列的的问题，如环境境污染、温室效效应等。目前世界界能源的的利用仍仍以煤炭炭、石油油、天然然气和水水与核能能等一次次能源为为主，然然而这些些有限的的能源储储量正在在日趋枯枯竭。随随着我国国社会主主义市场场经济的的高速增增长，我我国己成成为全球球第一大大煤炭生生产国，第二大大能源消消费国。在未来来5至110年，我国

6、煤煤炭国内内生产总总量基本本能够满满足国内内消费量量，然而而，原油油和天然然气的生生产则不不能满足足需求，其中原原油的缺缺口最大大，特别别是自119922年以来来，中国国石油进进口剧增增，年均均增长率率达到335%左左右，我我国己成成为全球球第三大大石油进进口国。然而，煤炭、石油、天然气气等常规规能源在在满足我我国能源源需求的的同时，也对我我国生态态环境造造成了严严重的破破坏作用用。我们们要解决决能源问问题，实实现可持持续发展展，只能能依靠科科技进步步，大规规模开发发利用可可再生能能源和新新能源。因此，我国今今后将重重点开发发利用各各种可再再生能源源，缓解解能源枯枯竭速度度，同时时改善生生态环

7、境境，走能能源可持持续发展展道路。 太阳能是是人类取取之不尽尽用之不不竭的可可再生能能源，具具有储量量的无限限性、存存在的普普遍性、 开发发利用的的清洁性性以及逐逐渐显露露出的经经济性等等优势，它的开开发利用用是最终终解决常常规能源源 特别别是化石石能源带带来的能能源短缺缺、环境境污染和和温室效效应等问问题的有有效途径径，是人人类理想想的替代代能源。目的及意意义我国经济济正处在在一个飞飞速发展展的时期期，能源源需求量量在未来来几十年年仍将快快速增加加。在 今后115年左左右和更更长的一一段时间间里，能能源的发发展状况况对我国国全面实实现建设设小康社社会的 宏伟目目标将起起到决定定性的作作用。我

8、国太阳阳能利用用尚处于于起步阶阶段，研研究小型型高效率率太阳能能逆变电电源的开开发技术术主要是是为了解解决偏远远无电地地区的生生活用电电问题、夏季高高温电荒荒问题以以及野外外工作用用电不便便的问题题。我国太阳阳能资源源非常丰丰富，全全国2/3的国国土面积积年均日日照在222000小时以以上。其其中，西西藏、青青海、新新疆、甘甘肃、宁宁夏及内内蒙古等等地总辐辐射量和和日照数数为全国国之最，特别是是西藏西西部地区区，年太太阳辐射射量居世世界第二二，仅次次于撒哈哈拉大沙沙漠。针针对这一一现状，我们可可以充分分利用这这些地区区日照时时间长的的优势，利用小小型高效效率太阳阳能逆变变电源对对这些地地区的公

9、公共设施施，如路路灯等进进行供电电。随着我国国经济的的快速发发展，对对电力资资源的需需求也在在不断增增加，尤尤其是在在夏季，在一些些工业相相对发达达的省份份经常会会出现用用电荒的的现象，这就会会给居民民的日常常生活早早成一定定的不变变，小型型高效率率太阳能能逆变电电源可在在夏季解解决家庭庭日常用用电问题题，帮助助缓解电电荒现象象。与此同时时，它还还可用于于野外作作业、车车载电源源、应急急抢险和和移动办办公等其其他方面面。2、项目目的背景景、主要要内容、技术水水平及应应用范围围项目的背背景 我国于119588年开始始太阳能能电池的的研究，19559年第第一块有有实用价价值的太太阳能电电池诞生生，

10、19971年年首次应应用太阳阳能电池池到我国国发射的的第二颗颗人造卫卫星上，并于119733年开始始地面应应用，119799年开始始生产单单晶硅太太阳能电电池，使使太阳能能电池成成本明显显下降，打开了了地面应应用的市市场。880年代代，我国国政府开开始给光光伏产业业以支持持，800年代中中期，随随着光伏伏电池生生产线的的引进，光伏电电池价格格的大幅幅下降，市场大大为开拓拓。900年代以以后，光光伏电池池应用领领域已经经扩展到到通信、交通、石油、气象、国防、农村电电气化和和民用等等国民经经济各个个领域，光伏电电池用量量也以每每年200速度度递增。20004年我我国太阳阳能电池池产量首首次超过过印

11、度，达到550Mww。据ssolaarbuuzz分分析报告告，20007年年全球太太阳电池池产量达达40000005MWW，其中中中国大大陆产量量为100880MWW，占全全球总产产量的 272，超过日日本(占占2300)和德德国(220225)，成为为全球第第一大太太阳电池池制造副副列 20002年，在国家家计委启启动的西西部省份份“送电到到乡”工程推推动下，当年光光伏发电电组件安安 装量量比上一一年翻445倍倍。20003年年底，我我国光伏伏发电类类装机容容量约达达55MMW。但但相比蓬蓬勃发展展的世界界光伏工工业，我我国光伏伏产业仍仍处于起起步阶段段。由于于光伏发发电价格格高，大大规模的

12、的应用仍仍然受到到限制，目前我我国光伏伏发电应应用以特特殊领域域和边远远无电地地区供电电为主。预计在在今后的的十几年年中，太太阳能电电池的走走向将发发生很大大的转变变，到220100年以前前中国太太阳能电电池多用用于独立立光伏发发电系统统，从220111到20020年年，中国国光伏发发电的市市场主流流将从独独立发电电系统转转向并网网发电系系统。总之，随随着我国国可再生生能源法法的颁布布，各种种减免税税政策和和补贴政政策的出出台，将将为光伏伏发电市市场的发发展提供供良好的的基础。光伏发发电的应应用领域域将逐步步由边远远地区和和农村的的补充能能源向全全社会的的替代能能源过渡渡。目前前，我国国第一个

13、个由国家家部委亲亲自组织织招标的的大型太太阳能项项目已获获通过，并将在在甘肃敦敦煌实施施建设。主要内容容本项目研研究的小小型高效效率太阳阳能逆变变电源是是将太阳阳能经太太阳能电电池转换换为电能能，再经经过能量量存储、能量变变换控制制等环节节，向负负载提供供交流电电源。可可以应用用于各种种功率较较低的电电器，照照明设备备等，对对于节能能环保具具有重大大意义。该逆变变电源主主要由太太阳能电电池方阵阵，蓄电电池组，直流升升压电路路设计，控制器器和逆变变器构成成。我们们小组需需要对以以上各部部分进行行设计制制作，构构建出逆逆变电源源模型，通过软软件测试试和实际际测量进进行改良良并确定定最终的的模型。技

14、术水平平本项目研研究的新新型小型型高效率率太阳能能逆变电电源的开开发设计计共分以以下几个个方面：一、设设计方案案的确定定，此过过程已经经完成，在本文文中有详详细的论论述。二二、结构构方案的的确定，此过程程正在积积极地实实践中，更是我我们今后后研究的的主要方方向。三三、关键键机构的的相关优优化，提提高本项项目的效效率。四四、设计计结构的的图纸导导出。五五、样机机效果的的检验测测试，检检查该小小型电源源的实际际效用，方便更更作改进进。同时，给给本课题题提供相相关帮助助的导师师更是在在电力电电子、电电机控制制方面有有专攻，有着丰丰富的实实战经验验，能够够给我们们在实践践课题的的过程中中提供足足够的经

15、经验指导导，为我我们更好好完成课课题打下下基础。所以，若是从从技术层层面上来来说，我我们已经经具备了了完成此此次课题题的各种种条件，能够完完成这个个课题的的研究设设计。应用范围围小型高效效率太阳阳能逆变变电源可可用于家家庭用电电，例如如带动电电脑、彩彩电、CCD/VVCD/DVDD播放机机、等电电子产品品，与此此同时，也解决决偏远用用电难地地区的生生活用电电问题。除此之之外，它它还可以以用于应应急抢险险、野外外作业、移动办办公、公公安部队队、驾车车出游（车载电电池）等等其他方方面。因因此，该该产品的的应用范范围相当当广泛，前景非非常可观观。3、实施施该项目目所具备备的基础础、优势势和风险险项目

16、基础础和优势势： 11.本项项目组在在收集国国内外各各种文献献资料的的基础上上，采取取理论建建模分析析，计算算机仿真真，虚拟拟样机和和物理样样机相结结合的研研究方法法，综合合运用光光学，电电学，结结构力学学等知识识进行验验证。现现在已经经有了一一定的理理论和设设计基础础。2. 项项目申请请者的导导师多年年来主要要从事电电子信息息学科导导论、电电子信息息学科专专题讲座座、MAATLAAB语言言、传感感器与检检测技术术、单片片机原理理等课程程的教学学工作和和研究。20007年112月进进入横店店集团联联宜电机机有限公公司博士士后工作作站做兼兼职博士士后，从从事逆变变电源、微特电电机控制制技术、交流

17、电电机伺服服系统等等研发与与产业化化工作。导师丰丰富的经经验是我我们的一一大优势势。3. 项项目申请请人及其其团队具具有扎实实的电力力电子知知识基础础，能熟熟练应用用三维造造型软件件Proo/E UG对对模型进进行实体体建模，运用三三维动态态仿真软软件ADDAMSS进行光光电学仿仿真，运运用alltiuum ddesiigneer进行行电子制制图，并并且能熟熟练运用用C语言言，Maatlaab等编编程语言言对模型型进行各各种计算算。4.另外外项目申申请人所所在实验验室能提提供一定定的硬件件支持，各种仿仿真软件件，以及及项目所所需材料料。另外外还有较较好的网网络环境境及其他他辅助设设备。项目风险

18、险本项目组组将尽可可能将研研究方案案分析详详细，技技术研究究路线考考虑周详详，研究究团队成成员虽都都有良好好的理论论基础，所在实实验室也也将为项项目实施施和实验验提供各各种设备备保障，但风险险依旧存存在。由由于实际际操作引引发的一一些不可可控制或或者不明明的因素素对结果果造成的的影响很很可能被被我们忽忽略掉，因此会会有一定定的风险险。4、项目目计划目目标具体的实实施技术术路线项目计划划目标根据产品品功能要要求和目目前已有有相关产产品实现现方法，查阅太太阳能逆逆变电源源设计相相关资料料及相关关论文发发表情况况，收集集本产品品可采用用的各种种设计方方案。分析各种种方案的的优缺点点，结合合其他类类似

19、的电电路、电电源，构构想出即即经济，转换率率又高的的小型太太阳能逆逆变电源源设计方方案。对构想出出的各种种电源设设计方案案进行多多方面的的对比分分析（实实用性、制造加加工成本本、使用用寿命、转换率率等），确定出出一到两两套适用用于本项项目的设设计方案案。借助计算算机进行行辅助设设计，完完成产品品的各中中电路设设计及软软件设计计。并通通过仿真真软件进进行性能能测试及及相关参参数的优优化。根据最终终完善后后的电路路及软件件程序进进行电源源样品的的加工。对小型太太阳能逆逆变电源源进行性性能测试试，检验验其是否否高效。最后进行行撰写项项目相关关报告及及相关材材料的准准备。三、预期期成果、知识产产权形成

20、成及经济济、社会会效益分分析项目的预预期成果果及知识识产权归归属情况况预期成果果：(1). 提交交本项目目所发表表的关于于独立式式光伏太太阳能逆逆变电源源研究的的所有学学术论文文和完整整的结题题报告，包括整整个光伏伏电源逆逆变实现现电路的的组成部部分以及及相应的的实验测测试报告告。(2). 在国国内外重重要刊物物上发表表关于独独立式光光伏太阳阳能逆变变电源电电路实现现的论文文一篇。(3). 力争争在关于于独立式式光伏太太阳能逆逆变的小小型电机机结构中中申请得得到专利利一项。(4). 实现现市场生生产，大大面积运运用于生生活各个个角落，实现资资源环境境协调统统一，实实现环保保型社会会。知识产权权

21、归属情情况本项目知知识产权权于所有有成员所所有。项目的市市场前景景分析为了缓解解地球资资源的桔桔竭，减减少燃料料燃烧所所造成的的温室效效应和肪肪止环境境污染对对人类健健康造成成的不良良影响，近年来来国际社社会普遍遍关注对对太阳能能、风能能、潮汐汐、地热热等可再再生能源源的开发发应用，其中太太阳能发发电更是是备受关关注的课课题，因因为太阳阳能是一一种取之之不尽、用之不不竭，清清洁无污污染、分分布她域域辽阔的的能源。今年来，光伏发发电技术术有了广广泛的应应用，随随着我国国新能源源法的颁颁布，光光伏发电电系统将将在我国国拥有更更广阔的的发展空空间。逆逆变电源源是光伏伏发电系系统的重重要部件件，其性性

22、能对光光伏系统统的应用用产生较较大影响响。目前前，国内内纯正弦弦波输出出逆变电电源主要要采用工工频变压压器升压压输出，这种逆逆变器体体积大、笨重、价格也也较高，难以适适应技术术发展和和市场需需求。因因此，我我们提出出此个光光伏发电电技术的的运用，有助于于降低系系统体积积并提高高系统效效率。我们有理理由相信信，独立立式光伏伏太阳能能逆变电电源的开开发生产产将占有有很大的的市场份份额。项目的盈盈利能力力分析及及财务预预算项目盈利利能力分分析本项目的的研究具具有独立立的知识识产权，并将申申请专利利。如果果能够开开发出新新型电源源产品，将会有有很大的的市场份份额，我我们有理理由相信信其具有有较强的的盈

23、利能能力。我我们将积积极与相相关公司司和部门门进行沟沟通，将将成果转转让，投投入到大大规模生生产中。项目财务务预算：实验材料料（含光光伏模拟拟装置、蓄电池池、电子子元器件件）：550000元；加工费（含电路路板加工工、样机机外壳加加工）：10000元；专利申请请、论文文发表：40000元。合计：1100000元项目的社社会效益益分析本项目在在对国内内外光伏伏电源技技术综述述的基础础上，着着重分析析研究了了光伏电电源最大大功率点点跟踪(MPPPT)问问题、基基于ANNFISS的光伏伏电源MMPPTT控铡方方法和光光伏电源源逆变技技术。随随着控制制理论、现代电电力电子子技术及及其器件件的发展展，太阳阳能的光光伏利用用越来越越广，光光伏发电电的竞争争能力，越来越越强。太阳能是是一种取取之不尽尽，用之之不竭的的新型能能源，该该项目利利用天然然洁净无无污染的的太阳能能，有效效利用资资源，并并节约自自然资源源