微型光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器設(shè)計(jì)開題報(bào)告

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告學(xué)生姓名： 李生杰 學(xué) 號(hào)： 19專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 設(shè)計(jì)(論文)題目： 微型光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 黃亞峰 日期：2015年4月25日開題報(bào)告填寫要求1開題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在系審查后生效；2開題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見；3“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報(bào)告

2、第一欄目?jī)?nèi)，學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于10篇（不包括辭典、手冊(cè)）；4有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 740894數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2002年4月26日”或“2002-04-26”。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告1結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述：文 獻(xiàn) 綜 述一、簡(jiǎn)介：通常，把將交流電能變換成直流電能的過程稱為整流，把完成整流功能的電路稱為整流電路，把實(shí)現(xiàn)整流過程的裝置稱為整流設(shè)備或整流器。與之相對(duì)應(yīng)，把將直流電能變換成交流電能的過程稱為逆變，把完成

3、逆變功能的電路稱為逆變電路，把實(shí)現(xiàn)逆變過程的裝置稱為逆變?cè)O(shè)備或逆變器。如上所述，逆變器有多種類型，因此在選擇機(jī)種和容量時(shí)需特別注意。尤其在太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器效率的高低是決定太陽(yáng)電池容量和蓄電池容量大小的重要因素。二、發(fā)展： 2005至2010年，全球光伏逆變器市場(chǎng)規(guī)模由10.7億美元增至71.8億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為46.3%。歐洲、亞太地區(qū)及北美地區(qū)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是光伏逆變器市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要推動(dòng)力。2007年我國(guó)光伏新增裝機(jī)量?jī)H20MW，到2010年國(guó)內(nèi)光伏新增裝機(jī)量約520MW，是2009年228MW裝機(jī)量的2倍多。2011年我國(guó)新增裝機(jī)量達(dá)到2.9GW，在全球排名第四。2015

4、年我國(guó)光伏逆變器需求量將達(dá)到5.0GW，2020年將達(dá)到10GW。在我國(guó)“十一五”期間，諸如逆變器等光伏發(fā)電配套設(shè)備多處在研發(fā)和創(chuàng)新階段，較少受到政策關(guān)注?！笆濉睍r(shí)期，光伏發(fā)電市場(chǎng)的趨勢(shì)是向全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，晶硅、組件以外的配套設(shè)備將受到市場(chǎng)與政策的進(jìn)一步關(guān)注，發(fā)改委將逆變器列入指導(dǎo)目錄鼓勵(lì)類，就是這一趨勢(shì)的體現(xiàn)。2010年，我國(guó)光伏并網(wǎng)容量達(dá)500兆瓦，逆變器市場(chǎng)在5億元左右。目前，“十二五”國(guó)內(nèi)的光伏裝機(jī)容量目標(biāo)大幅上調(diào)到10GW，較之前公布的目標(biāo)翻了一番。假設(shè)這些裝機(jī)全部并網(wǎng)，按照1元/瓦造價(jià)計(jì)算，預(yù)計(jì)到2015年，國(guó)內(nèi)逆變器市場(chǎng)將達(dá)到100億元。隨著光伏逆變器行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇，大型光

5、伏逆變器企業(yè)間并購(gòu)整合與資本運(yùn)作日趨頻繁，國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的光伏逆變器生產(chǎn)企業(yè)愈來愈重視對(duì)行業(yè)市場(chǎng)的研究，特別是對(duì)企業(yè)發(fā)展環(huán)境和客戶需求趨勢(shì)變化的深入研究。正因?yàn)槿绱耍淮笈鷩?guó)內(nèi)優(yōu)秀的光伏逆變器品牌迅速崛起，逐漸成為光伏逆變器行業(yè)中的翹楚！光伏逆變器是電力電子技術(shù)在太陽(yáng)能發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用，行業(yè)技術(shù)水平和電力電子器件、電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、專用處理器芯片技術(shù)、磁性材料技術(shù)和控制理論技術(shù)發(fā)展密切相關(guān)。另外，功率等級(jí)在200 瓦500 瓦的微型逆變器，可方便地在幕墻、窗臺(tái)、小型屋面上使用，在最近幾年也成為一個(gè)細(xì)分市場(chǎng)熱點(diǎn)。組串型光伏逆變器單相產(chǎn)品以升壓電路+單相無變壓器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為主；組串型光伏逆變器三相產(chǎn)品以升壓電路

6、+三相三電平無變壓器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為主；電站型光伏逆變器以三相橋式電路拓?fù)錇橹?，同時(shí)包括無變壓器和有變壓器兩類。光伏逆變器重點(diǎn)關(guān)注以下技術(shù)指標(biāo)：高效率：光伏逆變器的轉(zhuǎn)換效率的高低直接影響到太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)在壽命周期內(nèi)發(fā)電量的多少。根據(jù)產(chǎn)品型號(hào)的不同，國(guó)際一流品牌的產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換效率最高可達(dá)98%以上。長(zhǎng)壽命：光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用壽命一般為20 年左右，所以要求光伏逆變器的設(shè)計(jì)壽命需要達(dá)到較高水平。高可靠性：光伏逆變器發(fā)生故障將會(huì)導(dǎo)致光伏系統(tǒng)停機(jī)，直接帶來發(fā)電量的損失，所以高可靠性是光伏逆變器的重要技術(shù)指標(biāo)。寬直流電壓工作范圍：因?yàn)閱螇K太陽(yáng)電池組件的輸出直流電壓比較低，所以在實(shí)際應(yīng)用中需要進(jìn)行多塊串聯(lián)，得到

7、一個(gè)較高的直流電壓，再進(jìn)行多組并聯(lián)后輸入到光伏逆變器。由于不同功率、不同電壓的光伏電池、不同的串并聯(lián)方案組合，要求對(duì)同一規(guī)格的光伏逆變器能夠適應(yīng)不同的直流電壓輸入。所以，光伏逆變器具有越寬的直流電壓工作范圍，就越能適應(yīng)客戶的實(shí)際應(yīng)用需求。符合電網(wǎng)并網(wǎng)要求：各國(guó)電網(wǎng)對(duì)于接入電網(wǎng)的設(shè)備都有著嚴(yán)格的技術(shù)要求，包括并網(wǎng)電流諧波、注入電網(wǎng)直流分量、電網(wǎng)過欠壓時(shí)保護(hù)、電網(wǎng)過欠頻時(shí)保護(hù)、孤島保護(hù)等。隨著大量可再生能源發(fā)電設(shè)備的接入，對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行、調(diào)度提出了新的挑戰(zhàn)，電網(wǎng)提出了如低電壓穿越、無功補(bǔ)償、儲(chǔ)能等新要求。三、原理 逆變器是一種由半導(dǎo)體器件組成的電力調(diào)整裝置，主要用于把直流電力轉(zhuǎn)換成交流電力。一般由升

8、壓回路和逆變橋式回路構(gòu)成。升壓回路把太陽(yáng)電池的直流電壓升壓到逆變器輸出控制所需的直流電壓；逆變橋式回路則把升壓后的直流電壓等價(jià)地轉(zhuǎn)換成常用頻率的交流電壓。逆變器主要由晶體管等開關(guān)元件構(gòu)成，通過有規(guī)則地讓開關(guān)元件重復(fù)開-關(guān)（ON-OFF），使直流輸入變成交流輸出。當(dāng)然，這樣單純地由開和關(guān)回路產(chǎn)生的逆變器輸出波形并不實(shí)用。一般需要采用高頻脈寬調(diào)制（SPWM），使靠近正弦波兩端的電壓寬度變狹，正弦波中央的電壓寬度變寬，并在半周期內(nèi)始終讓開關(guān)元件按一定頻率朝一方向動(dòng)作，這樣形成一個(gè)脈沖波列（擬正弦波）。然后讓脈沖波通過簡(jiǎn)單的濾波器形成正弦波。元器件的構(gòu)成：1、電流傳感器光伏逆變器一般采用霍爾電流傳感器

9、來進(jìn)行電流采樣，從小功率到大功率所采用的電流傳感器形式不一，列舉一些例子如：100KW：檢測(cè)電流是300A左右，一般都會(huì)采用JCE308-TS7電流傳感器250KW：檢測(cè)電流是500A左右，一般都會(huì)采用JCE508-TS6電流傳感器500KW：檢測(cè)電流是1000A左右，一般會(huì)采用JCE1005-FS電流傳感器1MW：檢測(cè)電流是2000A左右，一般會(huì)采用JCE2005-FS電流傳感器對(duì)于電流傳感器要求精度高、響應(yīng)時(shí)間快，而且耐低溫、高溫等環(huán)境要求，目前國(guó)內(nèi)很多廠家都用開環(huán)電流傳感器來取代閉環(huán)電流傳感器，如：JCE1000-AXS、JCE1500-AXS、JCE2000-AXS等2、電流互感器一般

10、采用BRS系列電流互感器，從幾百到幾千A不等，輸出信號(hào)一般采用0-5A為標(biāo)準(zhǔn)3、電抗器四：功能 逆變器不僅具有直交流變換功能，還具有最大限度地發(fā)揮太陽(yáng)電池性能的功能和系統(tǒng)故障保護(hù)功能。歸納起來有自動(dòng)運(yùn)行和停機(jī)功能、最大功率跟蹤控制功能、防單獨(dú)運(yùn)行功能（并網(wǎng)系統(tǒng)用）、自動(dòng)電壓調(diào)整功能（并網(wǎng)系統(tǒng)用）、直流檢測(cè)功能（并網(wǎng)系統(tǒng)用）、直流接地檢測(cè)功能（并網(wǎng)系統(tǒng)用）。這里簡(jiǎn)單介紹自動(dòng)運(yùn)行和停機(jī)功能及最大功率跟蹤控制功能。1、自動(dòng)運(yùn)行和停機(jī)功能早晨日出后，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，太陽(yáng)電池的輸出也隨之增大，當(dāng)達(dá)到逆變器工作所需的輸出功率后，逆變器即自動(dòng)開始運(yùn)行。進(jìn)入運(yùn)行后，逆變器便時(shí)時(shí)刻刻監(jiān)視太陽(yáng)電池組件的輸出

11、，只要太陽(yáng)電池組件的輸出功率大于逆變器工作所需的輸出功率，逆變器就持續(xù)運(yùn)行；直到日落停機(jī)，即使陰雨天逆變器也能運(yùn)行。當(dāng)太陽(yáng)電池組件輸出變小，逆變器輸出接近0時(shí)，逆變器便形成待機(jī)狀態(tài)。2、最大功率跟蹤控制功能太陽(yáng)電池組件的輸出是隨太陽(yáng)輻射強(qiáng)度和太陽(yáng)電池組件自身溫度（芯片溫度）而變化的。另外由于太陽(yáng)電池組件具有電壓隨電流增大而下降的特性，因此存在能獲取最大功率的最佳工作點(diǎn)。太陽(yáng)輻射強(qiáng)度是變化著的，顯然最佳工作點(diǎn)也是在變化的。相對(duì)于這些變化，始終讓太陽(yáng)電池組件的工作點(diǎn)處于最大功率點(diǎn)，系統(tǒng)始終從太陽(yáng)電池組件獲取最大功率輸出，這種控制就是最大功率跟蹤控制。太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)用的逆變器的最大特點(diǎn)就是包括了最大

12、功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）這一功能。參考文獻(xiàn)1胡德勇，用宏春應(yīng)重視能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的目標(biāo)J中國(guó)能源，2001(8)：24-272趙玉文，吳達(dá)成，王斯成，等中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報(bào)告(2006-2007)(中)J 太陽(yáng)能，2008，(7)：06-153李仲明極富發(fā)展前景的多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池J新材料產(chǎn)業(yè)，2003，(7)：14-164朱銘煉500W光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計(jì)，研究生學(xué)位論文南京：南京航空航天大學(xué)，20105王兆安，劉進(jìn)軍.電力電子技術(shù)(第5版) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20096丁道宏電力電子技術(shù)（修訂版）北京：航空工業(yè)出版社，1999年：1801857廖志凌太陽(yáng)能獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究，博士

13、學(xué)位論文南京：南京航空航天大學(xué)，20088Tunlasakun K., Kirtikara K., Thepa S. A microcontroller based islanding detection for grid connected inverter. Circuits and Systems,2004.MWSCAS 04. The 2004 47th Midwest Symposium on,2004:iii-267-9.9鄭詩(shī)程，丁明，蘇建徽光伏發(fā)電系統(tǒng)及其孤島效應(yīng)的仿真與實(shí)驗(yàn)研究系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2005,17（12）：3085308810劉和平，嚴(yán)利平，張學(xué)鋒等，TMS320LF

14、240xDSP C語(yǔ)言開發(fā)應(yīng)用，北京航空航天大學(xué)出版社，2002:1-211周志敏，周繼海，紀(jì)愛華.逆變電源實(shí)用技術(shù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用.北京：中國(guó)電力出版社，200512 楊海柱，金新民.500W光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計(jì).國(guó)外電子元器件，2006，（3）50-5213 王守仁，金新民，楊海柱.小功率光伏并網(wǎng)逆變器.電氣時(shí)代，2006，（3）112-11414 馬幼捷，程德樹，陳嵐等.光伏并網(wǎng)逆變器的分析與研究.電氣傳動(dòng)，2009，39（4）15張敬南,姚緒梁,張強(qiáng),羅耀華. 基于工程設(shè)計(jì)法的雙向直流變換裝置的設(shè)計(jì)J.電力電子技術(shù)，2010,44(9):83-8516廖志凌, 阮新波. 一種獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)雙

15、向變換器的控制策略J.電工技術(shù)學(xué)報(bào),2008,23(1):97-10317謝文濤，張東，呂征宇. 光伏發(fā)電系統(tǒng)中前端DC /DC變換器的設(shè)計(jì)J.機(jī)電工程，2007，24(9):101-10418 N. Patcharaprakiti. Maximum power point tracking using adaptive fuzzy logic control for grid- connected photovoltaic systemC.IEEE,2002,372- 37719 Hudson, R.M. Implementation and testing of antislanding

16、algorithms for IEEE 929- 2000 compliance of single phase photovoltaic inverters C, Photovoltaic Specialists Conference, 2002, 1414141920 Yuvarajan S, Yu Dachuan, Xu Shanguang. A Novel Power Converter for Photovoltaic Applications J . Journal of Power Sources, 2004, 135( 1- 2) ：327- 33121 Woyte A, Belmansk R, NjsJ. Testing the Islanding Protection Function of Photovoltaic Inverters. IEEE Trans. On Energy Conversion , 2003，18 ( 1) ：157- 162. 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告本課題要研究或解決的問題和擬采用的方法（途徑）：研究問題： 當(dāng)今世界能源需求量越來越大，而化石燃料的蘊(yùn)藏量逐