太陽能并網(wǎng)發(fā)電的研究畢業(yè)論文.doc

-1-摘要本文旨在研制一單相低功率太陽光電能能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，將太陽能板所產(chǎn)生的直流電力轉(zhuǎn)換成交流電力輸出。轉(zhuǎn)換器的功率電路由推挽式轉(zhuǎn)換器與全橋式變流器兩級(jí)電路串接而成，可使太陽能電池模組的組裝更具彈性。本系統(tǒng)可操作在市電并聯(lián)模式或獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)模式，在市電并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)模式下并可隨著不同的日照強(qiáng)度，調(diào)整變流器的輸出電流控制訊號(hào)，使太陽能板能夠運(yùn)轉(zhuǎn)在最大功率點(diǎn)。最后實(shí)際制作一套150W之轉(zhuǎn)換系統(tǒng)雛形，并且由模擬與實(shí)測(cè)結(jié)果互相比較，以驗(yàn)證本文所提系統(tǒng)之可行性。關(guān)鍵詞：太陽能轉(zhuǎn)換器，市電并聯(lián)，獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)TheResarchOfSolarGridAbstractThedesignandimplementationofasmall-scalesolarenergyconversionsystemispresentedinthisthesis.ThepowercircuitofthePVinverteriscomposedofapush-pullconverterandafull-bridgeinverter.TheinverterconvertsDCpowergeneratedbyphotovoltaiccellsintoACpower.Thisdesignallowsflexiblearrangementsofvarioussolarcellsmodules.Thesystemscansupplyloadsandfeedexcesspowertothegridwithunitpowerfactorwhenoperatedundergrid-connectedmode,orsupplyloadsexclusivelybyoperatinginthestand-alonemode.Ingrid-connectedmode,itiscontrolledtofollowthevariationsofsolarpanelinsolationforachievingmaximumpowerpointtracking.A150Wprototypeoftheconversionsystemisimplemented,simulationandexperimentalresultsareprovidedtoverifythe-2-performance.Keywords：photovoltaicconversionsystem,grid-connected,stand-alone目錄1緒論12總體設(shè)計(jì)方案12.1設(shè)計(jì)思路12.2設(shè)計(jì)原理分析12.2.1設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介12.3總體設(shè)計(jì)方框圖43逆變系統(tǒng)電路43.1直流升壓器43.2驅(qū)動(dòng)電路和逆變器53.3電流回路控制63.3.1最大功率追蹤電路73.4PWM產(chǎn)生電路73.5市電電壓反饋電路83.6太陽能板電壓反饋電路83.7電流反饋電路9-3-3.8檢測(cè)電路103.9電壓回路控制電路104并網(wǎng)系統(tǒng)11結(jié)論11致謝12參考文獻(xiàn)13附錄151緒論在現(xiàn)今各種能源逐漸枯竭的情況下，人類必須找尋新的替代能源，并且這個(gè)新能源必須要是能取之不盡，用之不竭的。目前有可能實(shí)用化的再生能源主要有太陽能、風(fēng)力、燃料電池、地?zé)岚l(fā)電等，其中最有可能來發(fā)展的替代能量為太陽能。自1992年起歐、美、日等國(guó)各地之電力公司，由政府制定政策配合大力推動(dòng)下，已向太陽能發(fā)電系統(tǒng)購(gòu)買多余電力，以減少尖峰用電時(shí)供電不足之困境，至今成效卓著。日本政府在1994年已訂定了完善的太陽能供電系統(tǒng)安裝及補(bǔ)助計(jì)劃。1998年，美國(guó)總統(tǒng)克林頓公布了百萬太陽能屋計(jì)劃，企圖增加太陽光電能及太陽能熱水器的使用。而歐聯(lián)的能源委員會(huì)也提出一項(xiàng)計(jì)劃在歐洲補(bǔ)助建造500000棟的太陽能房屋，并在開發(fā)中國(guó)家另外建造500000棟的太陽能房屋。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于太陽能的應(yīng)用主要還是在太陽能熱水器的產(chǎn)品上，并且民眾接受程度也高。因此，在缺乏新能源的今天，如何發(fā)展太陽能發(fā)電系統(tǒng)是一重要課題。太陽能的發(fā)電成本雖然比其他發(fā)電方法的成本來的高，但由于最近這幾年來太陽能電池制造技術(shù)的提升，使得太陽能電池的價(jià)格比起前幾年來說已有明顯的降低，未來太陽能電池模組的價(jià)格可望降到US$1/瓦以下，也因此使太陽能發(fā)電系統(tǒng)越來越有競(jìng)爭(zhēng)力。太陽能發(fā)電系統(tǒng)之成本與效率，除了取決于電池模組外，系統(tǒng)所需之電能轉(zhuǎn)換器亦扮演重要角色。目前對(duì)太陽能電能轉(zhuǎn)換器的要求為：(1)轉(zhuǎn)換器成本低。(2)轉(zhuǎn)換器可模組化。(3)可針對(duì)不同的需要，提供各種規(guī)格的輸出。2總體設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)是輸出功率為150W，頻率為50HZ的交流光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，基本的太陽能的發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池板、蓄電池、逆變器組成。但是要和市電并聯(lián)，并實(shí)現(xiàn)供電，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，所需的外圍電路更多，如市電的相位檢測(cè)，如何使逆-4-變器輸出的電壓電流信號(hào)和市電同步，以及在太陽能系統(tǒng)或是市電電網(wǎng)出現(xiàn)故障的時(shí)候檢測(cè)。首先要解決的是光電轉(zhuǎn)換原件太陽能電池板的選取，這里我們選取西門子公司生產(chǎn)的SolarmoduleSP75電池板，其參數(shù)如表12.2設(shè)計(jì)原理分析2.2.1設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介（1）系統(tǒng)分類一般而言太陽光電能系統(tǒng)可區(qū)分為在偏遠(yuǎn)地區(qū)或離島地區(qū)市電無法到達(dá)的地方所使用的獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)，以及有電力線所連接的并聯(lián)系統(tǒng)。獨(dú)立系統(tǒng)：指其太陽光電能只直接供給某些負(fù)載，利用太陽能板在白天產(chǎn)生電力，并對(duì)蓄電池組充電，而在夜晚在由蓄電池組經(jīng)由電力轉(zhuǎn)換器提供電源給負(fù)載，而電力轉(zhuǎn)換器輸出為可定電壓、定頻率控制的電壓源。表1太陽能電池板的單板電氣參數(shù)(1kW/m2，25C)電氣特性規(guī)格額定最大輸出功率（WP）75額定電流IMPP(