【毕业设计】光伏发电系统逆变技术应用研究 ㊣ 精品文档 值得下载

。

绪论光伏电池的历史及其工作原理自从年第块实用光伏电池问世以来，太阳光伏发电取得了长足的进步。

但比计算机和光纤通讯的发展要慢得多。

其原因可能是人们对信息的追求特别强烈，而常规能源还能满足人类对能源的需求。

年的石油危机和年代的环境污染问题大大促进了太阳光伏发电的发展。

光伏电池的早期应用主要局限于科学研究及军事，航空等特殊领域。

受世纪年代的石油危机和年代的环境污染问题影响，人们对能源和环境问题的认识不断提高，光伏发电越来越受到各国政府的重视，科研投入不断加大，鼓励和支持光伏产业发展的政策也不断出台。

太阳能是种辐射能，它必须借助于能量转换器才能转换成为电能。

这种把光能转换成电能的能量转换器，就是光伏电池。

太阳光照在半导体结上，形成新的空穴电子对，在结电场的作用下，空穴由区流向区，电子由区流向区，接通电路后就形成电流。

这就是光电效应太阳能电池的工作原理。

太阳能功能电池组件就是将数十个太阳能电池单元进行耐候性封装。

把太阳能电池组件内的太阳能电池单元以适当方式相连接能得到规定的电压和输出功率。

太阳能电池组件的转换效率，单晶硅太阳能电池为，多晶硅太阳能电池为，非晶硅太阳能电池和化合物半导体太阳能电池是，由于实验的限制，我们大多采用第三者。

因为太阳能电池单元本身产生的电压约低于，所以使用时必须串联接作为电池组件使用。

太阳能电池镇流是有太阳能电池组件集合体的太阳能电池组件串防止逆流元件旁路元件和接线箱等构成的。

这里所谓太阳能电池组件串，是指由太阳能电池组件串联连接构成的太阳能电池阵列满足所需输出电压的电路。

在电路中各太阳能电池组件串通过防止逆流元件相互并联连接。

系统的容量是标准太能能电池阵列输出功率来表示的。

系统的输出功率受辐射照度的强烈影响，也受太阳能电池组件内的太阳能电池单元的温度影响，因此用在日照强度为单元温度为摄氏度的标准条件下的最大输出功率表示标准太阳能电池阵列的输出功率。

图太阳能电池阵列结构图光伏发电系统的国外与国内发展从上世纪年代开始，各国政府都投入了很大的力量来支持太阳能电池的发展。

美国于年首先制定了政府光伏发电发展计划，明确了近中远期的发展战略目标日本于年开始执行阳光计划，投资亿美元，迅速发展成为世界太阳能电池的生产大国。

自上世纪年代以来，其他发达国家，如德国英国法国意大利西班牙瑞士芬兰等，也纷纷制定了光伏发展计划，并投入了大量资金进行技术开发和加速工业化进程。

近年来世界太阳能光伏直保持着快速发展，十世纪九十年代后期世界光伏市场更是出现了供不应求的局面，进步促进了发展速度。

综观进入新世纪后世界太阳电池的总产量，年增长率达到。

充分开发利用包括太阳能在内的可再生能源实现能源工业的可持续发展具有重大的战略意义。

随着对太阳能和可再生能源的广泛的大规模的利用，全球的能源结构必将发生根本性的变化。

我国正处在经济转轨和蓬勃发展时期，但能源问题严峻，由于城市中大量使用化石能源，环境持续恶化。

另方面，我国具有丰富的太阳能资源，日照时数大于，太阳能总辐射量高于的地方约占全国总面积的三分之二以上，尤其是西部地区有很大的潜力。

在这些地方发展并网发电计划，对于缓解当地的能源贫乏情况，提高当地人们生活水平有着极其重要的意义。

我国在世纪年代开始研究太阳能电池，于年首次成功应用于我国发射的东方红二号卫星。

此后，光伏发电就不断摸索中发展。

在新世纪初，国家发改委在年启动了送电到乡工程，该工程光伏系统容量为，极大地拉动了我国光伏市场的需求。

尽管我国研制太阳能电池始于年，中国的光伏技术经过了年的努力，已经具有定的水平和基础，但是与世界先进国家相比仍有不小的差距。

近几年来，我国的光伏发电技术己经具有了定的市场潜力和市场吸引力，但光伏并网发电的关键技术和设备主要依靠进口，光伏并网发电的技术更是刚刚起步，因此，并网型光伏系统的造价高，依赖性强，制约了并网型光伏发电系统在国内的发展和推广。

掌握并网型光伏系统的核心并网逆变技术对发展并网型光伏发电系统具有至关重要的作用。

国内光伏系统主要采用单位功率因数并网，不具备电能质量控制功能。

因此，研究具有电能质量调节功能的光伏并网系统有重要意义，其研究主要放在并网逆变器的控制方法上，相同的拓扑电路，采用不同的控制方法能够产生不同的控制效果。

对逆变器建立模型并进行分析，采用先进的控制策略对于光伏并网系统的性能是必不可少的。

同时采用先进的控制算法是提高逆变器效率的方法之。

光伏发电系统形式典型的光伏发电系统是由光伏阵列蓄电池组控制器电力电子变换器负载等构成，而光伏发电系统按工作条件分为型，并网型和介于两者之间的可调度型。

型没有与电力公司的配电线并网的系统成为型系统。

型光伏发电多用于边远山区，因为这些地方需要的电能容量小，建变电站成本昂贵，宜用型光伏发电。

这种系统中要把使用的电量限制在系统的发电量以下，考虑到夜间和雨天系统不能发点，此时需要由蓄电池供给电力，西电池必须预先充电。

此外，在通信基站等需要小量维持供电的情况下型光伏发电也有应用价值，在型光伏发电系统中储能部件是损耗最快，维护最频繁的组件。

如下图图型光伏发电系统并网型中断两个定时计数器中断和个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有级的优先级别选择。

时钟电路内置最高频率达的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但单片机需外置振荡电容。

主程序流程图主程序流程图如图所示，主要处理实时性要求较低的功能，主要包括系统时钟初始化，初始化，外设模块初始化，启停机判断，数据采集，故障检测与保护功能以及等待中断等。

图主程序流程图波生成波是用正弦波与三角载波相互比较而产生的脉冲宽度与正弦波幅值成正比的方波信号，通常的硬件方法是通过由运放所构成的比较器电路将正弦与三角这两种波输入进行比较而实现的。

用软件方法产生波的原理与传统的硬件方法不同，主要通过通用定时器的周期寄存器初始化外设模块初始化键盘扫描启动按下采样数据处理系统是否故障停机参数设定显示参数否是否是开始终止和相关比较寄存器的匹配来实现的。

周期寄存器载着给定三角波周期相应的计数值，比较寄存器装载着正弦波离散化后的各个比较点的幅值。

设定定时器为连续增减计数模式，当定时器的计数值与比较寄存器中的值相等时发生比较匹配时，相应引脚的输出电平发生翻转，从而得到宽度不等的波。

如果需改变三角波载波频率和比较值，只需改变相应的周期寄存器和比较寄存器的值，相应的引脚即输出宽度不等的波。

采用技术理论上可以不产生低次谐波，因此，在构成多重化逆变电路时，般不再以减少低次谐波为目的，而是为了提高等效开关频率，减少开关损耗，减少和载波有关的谐波分量。

的模块由个发生器模块和个控制模块组成。

每个发生器模块包含个定时器，两个比较器，个信号发生器，个死区发生器，和个中断触发选择器。

控制模块决定了信号的极性，以及将哪个信号传递到管脚。

每个发生器模块产生两个信号，这两个信号可以是的，或对插入了死区延迟的互补信号。

发生器模块的输出在传递到器件管脚之前由输出控制模块管理。

流程图如下图生成波形的流程图清中断标志查表改变占空比，清零数组下标同步输出中断恢复否是中断结束中断开始电路中频率与相位的控制逆变器输出电流周期的调整是通过调整产生的三角载波周期而实现。

若逆变器输出电流频率小于电网电压频率，则应减小发生信号的定时器周期寄存器的值，反之亦然。

输出电流相位的调整是通过调整产生信号正弦波离散值中的第个点发生的时刻而实现的，当捕获到电网电压的过零点时，调整相应比较寄存器中正弦波离散值的指针。

频率调整的软件频率调整的过程是当捕获到上升沿产生中断时，进入中断服务程序，先保护现场，并记录捕获值，减去上闪的捕获值，得到电网电压周期，然衙查看周期寄存器的值，得到当前输出电流频率，最后两周期进行比较，倘若两差值大于允许值，则返回，反之，则对周期寄存作相应的调整。

相位调整的过程是在电网电压过零时，根据正弦数组指针所处正弦表中的位置来求取并网电流和电网电压之间的相位差。

若相位差小于等于允许值，则说明两者己同相，若相位差大于允许值，相应地调整给定并网电流的正弦表格指针。

总结国际光伏发电市场开始由边远农村和特殊应用，向并网发电与建筑结合供电的方向发展，光伏发电已由补充能源向替代能源过渡。

并网发电是光伏发电进入电力规模应用的必然结果，也是未来最大的光伏发电市场，得到了世界各国的广泛重视，纷纷制定政府计划加以扶植和推广。

我本人认为日本在光伏发电利用再生资源的方面做得很好，在当初找资料的时候发现在日本并网型系统中分逆潮流系统和非逆潮流系统两种。

在系统中，若缠上剩余电力，逆潮流系统采用由电力公司购买剩余电力的制度，因为系统由天气决定其输出功率，为了使住宅等使用稳定的电有必要和电力公司的电力系统并网运行。

当太阳能电池的输出功率不能满足区域需求的情况下，不足部分是由电力公司的电网补充相反太阳能电池的输出电力的剩余部分，则向电力公司的电网逆潮流送入，由电力公司买进。

现在，日本的住宅用的系统几乎都采用逆潮流系统。

然而，当我查询逆潮流系统在国内的发展状况时，发现国内的太阳能技术才刚开始不久，并没有广泛使用逆潮流系统，而对于逆潮流系统送入电网的电是必须严格调控的，所以逆潮流的电路结构及程序都有比较大的提升，由于本人能力有限，因此本论文只好放弃对逆潮流系统的进步研究。

论文在对并网逆变器进行了原理性分析，系统建模，参数选取和仿真的基础上，采用作为控制器，介绍了控制外围电路和系统软件的设计，最后，实现了波形的输出。

存在问题及见解和建议控制器的通讯容易受外界的干扰，工作还不是很稳定，造成通讯监控数据。

对系统的通讯电路还需进步完善，提高通讯系统抗干扰能力。

由于本课题选用直流电源和电阻作为模拟电池，因此并没有探讨到使用太阳能电池实际电路及电路的最大功率跟踪，以致缺失部分重要的研究素材，将来有机会定要探讨这个问题。

本系统并没有对孤岛效应这部分内容进行研究和探索，为了实际应用，需要研究检测和防止孤岛效应的控帽策略，以保证整个系统运行时的安全性和可靠性。

对于系统中自动运行停止功能并没有作研究，但是在实际中这是个非常重要的问题，监测太阳能电池的输出功率，使系统自身处于运行，停止，待机。

使能源更合理分配是项看似微少，却很实用的功能，以后定要对其研究。

参考文献沈