KW光伏發(fā)電單相離網(wǎng)220V-逆變器設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

1、中 國(guó) 礦 業(yè) 大 學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告設(shè)計(jì)（論文）題目：1KW光伏發(fā)電單相離網(wǎng)220V逆變器設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 陳孟杰 學(xué)號(hào)： 20170679 專(zhuān) 業(yè)： 電氣07-1 班 指導(dǎo)教師： 張同莊 2011年 4月 15日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告本課題的研究意義，國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢(shì)能源是人類(lèi)不斷發(fā)展和進(jìn)步的動(dòng)力，人類(lèi)不斷地從自然界探索和獲取能源以滿足以其生存和發(fā)展的種種需要，能源的利用水平映射出人類(lèi)文明發(fā)展程度。但在傳統(tǒng)的能源結(jié)構(gòu)中，人類(lèi)主要利用的一次能源是石油、煤炭和天然氣等化石能源。這些化石能源經(jīng)過(guò)人類(lèi)數(shù)千年的消耗，能源危機(jī)已經(jīng)展現(xiàn)在人類(lèi)的面前。在21世紀(jì)初進(jìn)行

2、的關(guān)于世界能源數(shù)據(jù)的調(diào)查顯示，石油的可開(kāi)采量為39.9年，天然氣可采量為61年，煤炭的可采量為227年?？梢?jiàn)能源問(wèn)題的緊迫性。 從環(huán)境的角度看，大量化石能源的開(kāi)發(fā)和利用，已經(jīng)對(duì)人類(lèi)的生態(tài)環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重和后果。二氧化碳是大氣中最主要的溫室氣體，而化石能源的燃燒是一氧化碳,的主要排放源，全世界每天約產(chǎn)生1億噸溫室效應(yīng)氣體，如果不對(duì)溫室氣體采取減排措施，人們預(yù)計(jì)，全球平均氣溫每10年將升高02，到2100年全球平均氣溫將升高135，這將對(duì)人類(lèi)生存空間帶來(lái)極大的威脅。所以，開(kāi)發(fā)新能源和可再生能源勢(shì)在必行。太陽(yáng)能因其分布廣泛、可以再生、不污染環(huán)境自然成為國(guó)際社會(huì)公認(rèn)的理想替代能源，根據(jù)國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，到

3、21世紀(jì)50年代，全球直接利用太陽(yáng)能的比例將會(huì)發(fā)展到世界能源結(jié)構(gòu)中的1315，而整個(gè)可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中的比例將大于50。太陽(yáng)能將成為2l世紀(jì)最重要的能源之一。 通過(guò)上述分析，在能源需求急劇增加而其他能源日益緊張的背景下，太陽(yáng)能作為一種取之不盡的、無(wú)污染的可再生能源已成為當(dāng)今最熱門(mén)的能源開(kāi)發(fā)應(yīng)用的課題之一，它也必將是21世紀(jì)最重要的能源之一。因此對(duì)光伏發(fā)電設(shè)計(jì)具有巨大應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。 國(guó)內(nèi)光伏發(fā)電現(xiàn)狀：我國(guó)于1958年開(kāi)始對(duì)光伏電池的生產(chǎn)和應(yīng)用進(jìn)行研究，1971年成功將其應(yīng)用到東方紅二號(hào)衛(wèi)星上。由于受到價(jià)格與產(chǎn)量的限制，市場(chǎng)發(fā)展很慢，太陽(yáng)能電池的年產(chǎn)量一直徘徊在10Kwp左右。除了作為衛(wèi)

4、星電源，在地面上太陽(yáng)能電池僅用于小功率電源系統(tǒng)，如微波中繼站、軍隊(duì)通信系統(tǒng)、鐵路信號(hào)系統(tǒng)、小型戶用系統(tǒng)及偏遠(yuǎn)地區(qū)的供電。在1981年1990年間，我國(guó)的光伏工業(yè)得到一定的鞏固與發(fā)展，并在一些應(yīng)用領(lǐng)域建立了示范工程。同時(shí)，國(guó)家也加大了對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)研究及生產(chǎn)的投入，先后從國(guó)外引進(jìn)了多條太陽(yáng)能電池生產(chǎn)線，除了一條1Mwp的非晶硅電池生產(chǎn)線外，其余全部是單晶硅電池生產(chǎn)線，使我國(guó)太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)能力由每年的10KWp發(fā)展到45MWp售價(jià)也由80元w，下降到40元WP左右。隨著國(guó)家對(duì)產(chǎn)業(yè)的不斷重視，我國(guó)光伏電池的總裝機(jī)容量和生產(chǎn)能力有較大的提高，到2005年全國(guó)光伏組件裝機(jī)量已達(dá)70MWp光伏電池的制造

5、能力也已超過(guò)200Mwp，生產(chǎn)企業(yè)有十多家。盡管如此，與世界光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大的差距，目前光伏應(yīng)用比較廣泛的國(guó)家光伏總裝機(jī)容量已接近或達(dá)到500MW的規(guī)模。 我國(guó)太陽(yáng)能光伏電池的年產(chǎn)量約為3MW生產(chǎn)能力約為5-8MW,累計(jì)用量約為15MW,同國(guó)外相比有很大差距!光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小,水平低，生產(chǎn)成本高，市場(chǎng)培育遲緩，其總體水平落后國(guó)外約15年。我國(guó)“十五規(guī)劃提出了解決600萬(wàn)人(即無(wú)電人口的10%)的用電問(wèn)題等目標(biāo)!這給光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)提供了前所未有的市場(chǎng)和發(fā)展機(jī)會(huì)。國(guó)外光伏發(fā)電現(xiàn)狀： 20世紀(jì)80年代以來(lái)，世界各國(guó)特別是發(fā)達(dá)國(guó)家相繼投入大量的人力、物力開(kāi)展對(duì)太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、生?/p>

6、能等新型可再生能源的研究、開(kāi)發(fā)和利用工作。并制定相應(yīng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展計(jì)劃。1990年德國(guó)政府率先推出“一千屋頂計(jì)劃。1998年進(jìn)一步提出10萬(wàn)套屋頂計(jì)劃。日本政府1994年開(kāi)始實(shí)施“朝日七年計(jì)劃”，總?cè)萘?85WMp，1997年又宣布實(shí)施“七萬(wàn)屋頂計(jì)劃”，總?cè)萘?80MWp。意大利1998年實(shí)行“全國(guó)太陽(yáng)能屋頂計(jì)劃”，總?cè)萘?0MWp，在這類(lèi)系統(tǒng)中，規(guī)模最大的是1997年6月美國(guó)宣布的“百萬(wàn)太陽(yáng)能屋頂計(jì)劃”，到2010年將安裝1014萬(wàn)套光電系統(tǒng)，總安裝量3025MWp。表所示為20002004年五年內(nèi)世界光伏器件的年產(chǎn)量數(shù)據(jù)，從中可以看到近五年光伏產(chǎn)品需求的強(qiáng)勁上升勢(shì)頭，年平均增長(zhǎng)率超過(guò)

7、50。充分說(shuō)明了該產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展態(tài)勢(shì)。美國(guó)能源部預(yù)測(cè)，在今后十年內(nèi)世界太陽(yáng)電池銷(xiāo)售量將以年均30的速度增長(zhǎng)，到2010年將達(dá)到46GWp，累計(jì)容量將達(dá)到20GWp。 近幾年國(guó)際上光伏發(fā)電快速發(fā)展，2007年全球太陽(yáng)能新裝容量達(dá)2826mwp，其中德國(guó)約占47%，西班牙約占23%，日本約占8%，美國(guó)約占8%。2007年，在太陽(yáng)能光電產(chǎn)業(yè)鏈中有大量的投資集中到新產(chǎn)能的提升上。除此之外，太陽(yáng)能光電企業(yè)在2007年間的貸款融資金額增長(zhǎng)了近100億美元，使得該產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。雖然受金融危機(jī)影響，德國(guó)、西班牙對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電的扶持力度有所降低，但其它國(guó)家的政策扶持力度卻在逐年加大。日本政府2008年11

8、月發(fā)布了“太陽(yáng)能發(fā)電普及行動(dòng)計(jì)劃”，確定太陽(yáng)能發(fā)電量到2030年的發(fā)展目標(biāo)是要達(dá)到2005年的40倍，并在3-5年后，將太陽(yáng)能電池系統(tǒng)的價(jià)格降至目前的一半左右。2009年還專(zhuān)門(mén)安排30億日元的補(bǔ)助金，專(zhuān)項(xiàng)鼓勵(lì)太陽(yáng)能蓄電池的技術(shù)開(kāi)發(fā)。2008年9月16日，美國(guó)參議院通過(guò)了一攬子減稅計(jì)劃，其中將光伏行業(yè)的減稅政策（itc）續(xù)延2-6年。我國(guó)獨(dú)立光伏發(fā)電的發(fā)展趨勢(shì)： 目前我國(guó)已形成的光伏發(fā)電應(yīng)用市場(chǎng)，且每年以20%的速度增長(zhǎng)，主要市場(chǎng)為：一 農(nóng)村。 具體應(yīng)用系統(tǒng)有獨(dú)立光伏電站，家用電伏電源，光伏水泵等。二 工業(yè)領(lǐng)域。 具體應(yīng)用系統(tǒng)有光纜通訊，微波通訊，衛(wèi)星電視接收站，森林防火電源，邊防哨所電源，公路

9、信號(hào)電源，航標(biāo)及燈塔電源等。 三 民用商品及其它。 具體應(yīng)用系統(tǒng)有：太陽(yáng)能庭院燈，太陽(yáng)能路燈，太陽(yáng)能汽車(chē)太陽(yáng)能半導(dǎo)體冷藏箱，太陽(yáng)帽，太陽(yáng)能充電器，太陽(yáng)能計(jì)算器。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告二、本課題研究?jī)?nèi)容、研究方法、研究手段和研究步驟研究?jī)?nèi)容：課題為1KW光伏發(fā)電單相離網(wǎng)220V逆變器設(shè)計(jì),說(shuō)明只是針對(duì)家用型的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)太陽(yáng)能電池板輸出功率1KW來(lái)進(jìn)行蓄電池和太陽(yáng)能電池的選擇。研究方法：采用定性和定量相結(jié)合的分析方法。 定性和定量的研究方法也就是對(duì)文字性敘述和數(shù)量式數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理的方法.研究手段： 充電控制器選擇使用的主電路拓?fù)錇閎oost升壓電路。優(yōu)點(diǎn)為：效率高，體積小

10、，實(shí)惠。缺點(diǎn)：存在著紋波大，開(kāi)關(guān)噪聲以及高輻射。采用的控制方式為MPPT（最大功率點(diǎn)跟蹤控制）控制，目的是使光伏電池輸出功率最大化。逆變器的主電路拓?fù)洳捎萌珮騿蜗嗄孀冸娐?。控制方式為PI+DPS的電壓電流雙環(huán)控制（電壓外，電流內(nèi)）。優(yōu)點(diǎn)為：PI控制簡(jiǎn)單，參數(shù)易于整定等，尤其是和DSP結(jié)合后大大提高了系統(tǒng)的可靠性，改善了控制效果，所以采取PID控制。 主電路的主控制方式都是基于MPPT的控制。研究步驟：第一周：收集資料與參考文獻(xiàn)第二周：對(duì)太陽(yáng)能電池工作原理進(jìn)行了解。第三周：對(duì)充電控制器進(jìn)行了解，并選擇出使用的DC-DC主電路拓?fù)洌╞oost升壓電路）。控制方式為MPPT控制。第四周：對(duì)蓄電池工作

11、原理進(jìn)行了解，選擇出適合課題要求的蓄電池規(guī)格。第五周：對(duì)逆變器工作原理進(jìn)行了解，并作出逆變器(DC-AC)電路拓?fù)洌ú捎脝蜗嗳珮蚰孀冸娐罚＿x擇逆變器控制方式為PI+DPS的電壓電流雙環(huán)控制。（電壓外，電流內(nèi)）選擇IPM只能模塊完成對(duì)逆變器的保護(hù).主控制方式為MPPT控制。第六周：設(shè)計(jì)逆變器，進(jìn)行具體參數(shù)計(jì)算。第七周：設(shè)計(jì)充電控制器，進(jìn)行具體參數(shù)計(jì)算。 第八周：設(shè)計(jì)出整個(gè)系統(tǒng)的主電路圖，加入MPPT控制。第九周：設(shè)計(jì)出整個(gè)系統(tǒng)的主電路圖，加入MPPT控制。第十周 ：對(duì)IPM模塊的使用進(jìn)行設(shè)計(jì)。第十一周：進(jìn)行軟件部分的設(shè)計(jì)。第十二周：為答辯設(shè)計(jì)PPT。第十三周：為答辯做準(zhǔn)備。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告三、參考文獻(xiàn)王兆安，劉進(jìn)軍.電力電子技術(shù). 機(jī)械工業(yè)出版社，2009，7.曾葉凡，劉志峰，張愛(ài)平. 獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)碩士學(xué)位論文. 北京：北京工業(yè)大學(xué)。2008，4.司傳濤,周林,張有玉,劉強(qiáng),馮玉. 光伏陣列輸出特性與MPPT控制仿真研究碩士學(xué)位論文.重慶：重慶大學(xué). 2009,10,19.嚴(yán)衛(wèi)洲，潘俊民. 基于MPPT的太陽(yáng)能光伏充電控制器研究碩士學(xué)位論文. 上海: 上海交通大學(xué).韓軍,陳道杰.高效率光伏逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及功率器件介紹.變頻器世界.2009,3