【毕业设计】光伏并网发电模拟系统的设计与实现 ㊣ 精品文档 值得下载

转化为与电网电压同频同相的交流电，并且实现既向负载供电，又向电网发电的系统。

光伏并网发电系统主要由光伏阵列并网逆变器控制器和继电保护装置组成。

并网逆变器是整个光伏并网发电系统的核心，它将光伏阵列产生的电能逆变成与电网同频同相的正弦波电流。

电压型逆变器主要由电力电子开关器件组成，以脉宽调制的形式向电网提供电能。

光伏并网发电系统按照系统的设计要求不同可以分为两种种是不可调度式光伏并网发电系统，这种系统不含储能环节另种是可调度式光伏并网发电系统，这种系统含有储能环节。

在不可调度式光伏并网发电系统中，并网逆变器将光伏阵列产生的直流电直接转化为和电网电压同频同相的交流电，完全由日照和环境温度等因素来决定并网的时间和并网的功率大小。

它的优点是系统可以省去蓄电池而将电网作为自己的储能单元。

当日照强烈时，光伏并网发电系统将发出的多余电能回馈电网，当需要电能时可以由电网输出电能。

可调度式光伏并网发电系统增加了储能环节，系统首先对储能环节进行充电，然后根据需要将光伏并网发电系统用作并网或者经逆变后使用，系统的工作时间和并网功率的大小可人为设定。

当电网发生断电或者其它故障时，逆变器自动切除和电网的电气连接，同时可以根据需要选择是否进行逆变，用于对本地负载继续供电。

本文介绍的是不可调式的光伏并网发电系统。

本课题的主要研究内容本文介绍了套模拟的光伏并网发电设备的原理结构控制方法和调试过程，其中，着重对控制模块的软件设计思路以及设备调试过程作了详尽的介绍和分析。

第章绪论，简要介绍了光伏并网发电的现状，通过对光伏并网发电系统的介绍，对光伏并网发电系统有了初步认识。

第章，对所设计的光伏并网模拟发电设备的设计方案进行分析，并对所完成设备的各个硬件模块作了简要介绍。

第章，是本文的核心内容。

对整个系统控制模块作了详尽的介绍，对系统各功能的上海大学毕业论文设计实现原理进行了深入的分析。

第章，对系统在制作和调试过程作了简单的介绍，并着重分析了调试过程中碰到的几个较为突出的问题，最后记录和分析了系统最终的测试结果。

第章总结与展望，对全文做出总结，指出系统需要进步改进的地方。

本课题设计的基本要求本课题所要求设计的光伏并网发电模拟系统结构框图如图所示。

直流稳压电源和电阻模拟太阳能电池，其中额定为为模拟电网电压的正弦参考信号，由信号发生器提供，其峰峰值为，频率为可调变压器为三级隔离变压器，提供反馈信号用来实现同频同相等功能负载为，用来模拟电网。

逆变电路控制电路滤波器图并网发电模拟系统基本结构系统要求达到指标如下具有功能当负载和电池内阻在额定范围内变化时，实现，相对偏差的绝对值不大于具有频率跟踪功能当参考信号频率在范围内变化时，输出信号频率与参考信号保持致，相对偏差绝对值不大于具有相位跟踪功能当负载在给定范围内变化以及加非阻性负载时，输出信号相位与参考信号保持致，相对偏差绝对值在正常工作状态下，变换器的效率具有输入欠压保护功能，模拟电池动作电压为具有输出过流保护功能，动作电流为装置自动恢复过流欠压故障排除后，装置能自动恢复为正常状态。

上海大学毕业论文设计第二章光伏并网发电系统的设计设计方案分析与选择依据章节中所述，系统对控制的要求较为全面，不仅要实现高效率的逆变功能，同时在相位频率和保护策略上有较高要求，而设计方案的选择则决定了达到这些要求的可能性。

本节将对系统核心功能模块的方案进行分析。

系统控制模块的选择方案用硬件电路产生信号并进行相关控制。

虽然用硬件电路作控制模块的比较稳定，但由于其电路复杂灵活性差调试困难等缺点，因此般很少采用。

方案二采用单片机的单核心方案对系统进行控制。

这样的控制模块电路比较简单，功耗低，但课题较为复杂的设计要求使得单片机的单线程进行模式显得有些力不从心。

方案三同时采用和的双核方案作为系统控制模块。

虽然使用双核的搭配会使系统成本提高，功耗变大。

但是的并行工作特性和比高得多的运算速度可以大大提升系统的响应速度和波形的分辨率，同时也减少了单片机的工作负担，使得单片机能有充裕的资源来提高采样的精度和速度。

综合考虑各方案的利弊，最终决定使用方案三，以新华龙型单片机与型来构建系统控制模块系统整体框架设计在确定控制模块的基础之上，再以全桥逆变电路做功率主回路，结合交直流采样及反馈电路，构建系统基本框架如图所示。

系统共设计组采样信号，以实现对输出信号的功率相位频率的控制，键盘与显示作为控制子模块，用于人机互动，方便系统的调试和监控。

图中各组信号的功能介绍将在章节作详细介绍。

上海大学毕业论文设计控制模块波单片机显示键盘全桥逆变驱动电路滤波器隔离变压器锁频锁相模拟太阳能电池电压采样电路负载电流采样电路整流电路直流电压采样电路采样采样控制输出反馈图系统基本框图系统硬件电路原理确定了系统设计方案和基本框图之后，就能对系统的各个组成模块进行设上海大学毕业论文设计上海大学毕业论文设计附录译文中国光伏发电技术发展研究节选许洪华中国科学院电工研究所，北京市海淀区摘要介绍了我国光伏技术和光伏产业的发展现状和发展趋势，并以大型并网逆变器和自动跟踪系统为例介绍了光伏平衡部件的技术研究现状。

总结了我国现阶段光伏发展存在的主要问题分析了我国能源结构的形式和发展潜力，以及能源和环境形势的严峻性阐明了光伏发电由补充能源向替代能源过渡，并最终占据能源主导地位的必然趋势。

最后根据我国实际国情和综合实力，提出了年前我国光伏发展的战略目标和路线图及其保障措施。

关键词光伏技术光伏产业逆变器自动跟踪系统发展现状及光伏技术与产业发展趋势。

光伏发电是种直接通过光伏电池实现光能与电能之间的转换的过程，它是发展和提高太阳能源的利用率的重要途经之，光伏发电技术正受到整个世界的高度重视。

我们受到计划和国家重点项目的支持，在许多领域开展了关键技术的研究，如高效晶体硅电池，非晶硅薄膜电池，和薄膜电池，多晶膜细胞及相关应用系统。

经过多年研究，光伏技术和相关产业水平都取得了重大突破，国内的光伏发电行业与国际水平的差距已被大大缩短了。

图年中国光伏产业的生产能力图年光伏设备的生产和安装国内在光伏产业方面的主要产品有光伏发电领域的晶体硅电池和非晶体电池。

到年底为止，已有超过家初具规模的光伏电池工厂成立。

光伏组件的年生产能力超过兆瓦如图所示。

然而，由于电子太阳能级硅材料的缺乏，光伏硅材料的应用发展上海大学毕业论文设计缓慢。

光伏发展正处在两头跟不上的状态，即上述的两种材料跟不上和市场需求更不上。

到年底光伏累计安装容量为兆瓦，如图所示，光伏发电技术主要运用在交通信号灯居住区通信设施等。

光伏技术的应用需要建立在系统的基础之上。

光伏发电系统的进展将大大促进光伏发电产业的普及。

光伏系统分为的光伏系统，用作并网的光伏系统，光伏建筑体化系统，光伏发电站和沙漠综合能源利用系统等，目前运用最多的系统的光伏发电系统。

随着光伏并网发电系统的逐步应用和完善，光伏发电技术将慢慢向城市级应用发展。

此外，国际能源机构已经着手在中国大力发展光伏能源技术，对沙漠光伏电站在蒙古西部的大规模建设的可行性进行了分析研究。

沙漠光伏能源基站与大型或超大型电站的光伏并网是光伏发电技术的主要发展趋势。

在相同时间内的光伏发电成本较高的问题仍然是限制光伏技术大规模应用的主要原因。

在能够大大提高光伏设备的转换效率之前，光伏材料太阳能聚光器和自动跟踪系统的研究是推广太阳能发电产品和降低设备成本的重要途经。

逆变与控制技术的发展现状和发展趋势光伏系统的系统平衡组件除了必要模块外主要还包括逆变器，控制器，蓄电池，设备，工程数据采集设备，监测和远程控制设备，监督和控制设备，调度系统，框架和电缆等。

的性能改善在整套系统的效率提高可靠性提高寿命延长和成本降低等方面起到至关重要的作用。

目前对元件产业的研究任务有千瓦级规模的控制器和逆变器加速与定位，在高效率低成本的系统中设备和浓度的研究，以及通过国家项目实现对这些设备的并网。

逆变器是光伏发电系统的关键设备之。

并网逆变器在国外发展很快，最大容量已经达到兆瓦，在欧洲该逆变器的效率达到，电能供给情况下效率达。

国内的变频技术水平仍然处在先进国家的年底的水平。

的小型单相逆变器和的三相逆变器是更加成熟的并网逆变器，其谐波小于，效率超过或更多。

然而，国内产品在部分负荷情况下的效率不高。

国际电气组织与中科院北京科诺科技公司工程研究所合作开发的千瓦级的并网设备是中国最高功率的光伏并网逆变器，它于年月在西藏羊八井地区作为光伏示范电站落成，经营形势良好。

整个逆变器的工作原理如图所示，图中包括电路，主控制系统和控制系统方案。

程序的控制系统包括人机交互系统，数据采集监控系统和控制系统。

上海大学毕业论文设计图逆变电路原理整个逆变器的控制完全数字化。

主要技术包括光伏阵列的最大功率点跟踪功能，最佳的并网电流信号，逆变器反向电流的检测和保护，大功率逆变器的电磁兼容技术，逆变器在夜间的自休眠和自唤醒功能。

图所示为每天的光伏系统功率输出曲线，采样自冬天的个晴好天气。

经过测量得当负荷为时，系统效率大于当负荷时，效率达到大约谐波畸变率小于最高交流输出功率为。

具体效率曲线如图所示。

图光伏系统的每日功率输出曲线图效率曲线作者简介许洪华，男，电气工程，中国科学院，北京研究所教授，中国，博士生导师。

董事会成员，中国太阳能协会中国风能协会及中国可再生能源的副主任，工业协会副主任，电机工程研究所副所长。

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光伏并网发电模拟系统软件部分学生傅磊学号指导老师谢雷讲师专业通信工程完成年月年月上海大学毕业论文设计目录摘要第章绪论课题背景并网发电的现状与发展趋势光伏并网发电系统简介本课题的主要研究内容本课题设计的基本要求第二章光伏并网发电系统的设计设计方案分析与选择系统控制模块的选择系统整体框架设计系统硬件电路原理控制模块逆变电路滤波器反馈采样电路第三章系统软件设计软件总框架系统控制总流程系统初始化流程控制模块信号流介绍信号信号功能介绍基于的信号的优势基于的基础波形产生原理完整波形的产生上海大学毕业论文设计功能功能简介调节技术简介程序设计频率相位跟踪功能锁频锁相基本框图相频控制子模块介绍软件滤波器基于单脉冲生成模块的滤波功能基于采样的平滑滤波算法偶然误差滤除算法系统保护策略欠压保护功能过流保