【毕业设计】光伏并网发电系统及其控制研究 ㊣ 精品文档 值得下载

分巨大。

目前太阳能光伏发电系统大致可分为三类离网光伏蓄电系统。

这是种常见的太阳能应用方式，在国内外应用己有若干年。

系统比较简单，而且适应性广。

只因其系列种类蓄电池的体积偏大和维护困难而限制了使用范围。

光伏并网发电系统。

当用电负荷较大时，太阳能电力不足就向市电购电而负荷较小时，或用不完电力时，就可将多余的电力卖给市电。

在背靠电网的前提下，该系统省掉了蓄电池，从而扩张了使用的范围和灵活性，并降低了造价。

离网和并网两者混合系统，这是介于上述两个方之间的系统。

该方案有较强的适应性，例如可以根据电网的峰谷电价来调整自身的发电策略。

但是其造价和运行成本较上述两种方案高。

从远期看，光伏并网发电将以分散式电源进入电力市场，并部分取代常规能源从近期看，光伏并网发电可以作为常规能源的补充，解决特殊应用领域，如通信信号电源，和边远无电地区民用生活用电需求，从环境保护及能源战略上都具有重大的意义国内外光伏并网发电系统的研究进展国外进展部分在国外，近年来太阳能光伏电源己开始由补充能源向替代能源过渡，并从偏远无电地区中火功率的发电系统向并网发电系统的方向发展。

我国光伏技术虽然经过年的努力，已具有定的水平和基础。

但是，与世界先进国家相比仍有不少的差距。

目前我国光伏产品的市场份额为启用光伏电源和光伏电站占，通信领域占，铁路公路信号源气象台站电源等其他工业领域占，各种民用商品占。

随着常规能源资源的有限性和环境压力的增加，使世界上许多国家重新加强了对新能源和可再生能源技术发展的支持。

近几年，国际光伏发电迅猛发展。

世界光伏组件在过去巧年平均年增长率约。

年代后期，发展更加迅速，最近年平均年增长率超过。

年光伏组件生产达到。

在产业方面，各国直通过扩大规模提高自动化程度改进技术水平开拓市场等措施降低成本，并取得了巨大进展。

商品化电池效率从提高到，生产规模从年发展到年，并正在向第章综述甚至扩大光伏组件的生产成本降到美元以下。

发展中国家印度处于领先地位，目前有多家公司从事与光伏发电技术有关的制造业，其中有个太阳电池制造厂和个组件生产厂，累计装机容量约。

国际光伏发电正在由边远农村和特殊应用向并网发电和与建筑结合供电的方向发展，光伏发电己由补充能源向替代能源过渡。

到目前为止，世界太阳电池年销售量己超过兆瓦，电池转换效率提高到以上，系统造价和发电成本己分别降至美元峰瓦和美分度电在太阳能利用方面，由于技术日趋成熟，应用规模越来越大，仅美国太阳能热水器年销售额就逾亿美元。

太阳能热发电在技术上也有所突破，目前己有余座大型太阳能热发电站正在运行或建设。

并网型户用太阳能发电设备，从年后迅速发展，到年己占当年太阳能发电设备市场的。

其中比较突出的是美国，年提出的百万太阳能屋顶计划，按每户计算，计划到年将在万个用户屋顶上安装共计的太阳能发电设备。

德国年开始实施的万太阳能屋顶计划，在年安装共计的太阳能发电设备。

日本从年开始发展并网型户用太阳能发电设备，到年已安装套，到年要达到套，。

日本为了发展并网型户用太阳能发电设备，把它作为种新的家用电器来对待，突破关键技术，降低成本。

这其中包括把太阳电池的转换效率提高到以上，发展新型的高频变压器绝缘方式或正激变压器绝缘方式逆变器。

据资料介绍，年日本太阳电池价格为日元，并网型户用太阳能发电设备价格为日元，发电成本为日元。

年将分别下降为日元，日元和日元。

年将分别下降为日元，日元和巧日元。

到那时完全可以和火力发电价格相竞争。

然而，在开发太阳能技术的过程中，人们把大部分注意力都放在了如何提高光电池的效率上。

但另个不能忽略的重要问题是，如何设计将电池产生的直流电高效率地转换成交流电的电路。

为了在成本上与燃烧媒石油等化石燃料的发电方式相竞争，提高逆变器每个百分点的效率都是非常重要的。

逆变器是光伏发电系统中主要组成部分之，年代末日本学者等率先研制成功种电流源型光伏阵列并网逆变器。

这种并网逆变器较好地适应了光伏电池类似电源的特性，取得了较好的性能。

但由于采用了电流源逆变主电路，使主电路及控制复杂化，因而没有得到很好的发展。

年代以来，随着电力电子及控制技术的发展，电压型可逆变流技术越趋成熟。

由于其优越的双向功率变流及其电流控制性能，使这类技术直接应用于光伏阵列的并网发电，并获得了网侧正弦波电流特性，真正实现了绿色电能变换。

随着技术的不断更新，控制电路中的调制技术也得到了很大的发展，其中第章综述调制与滞环调制是目前逆变器中最常见的两种调制方式，它们分别从数字通信的脉宽调制和调制发展而来。

通信中调制的目的是为了远距离传输信号，而在电力电子装置中则是为了减小系统的体积提高系统的动态响应和降低输出谐波含量。

从改善输出波形国内进展部分我国是以煤炭为主要消费能源的国家。

较之以油气为主的能源消费主流方式，能源结构很不合理。

在相当长的历史时期，我国曾把发展能源交通作为国民经济的发展重点，对能源资源过度的开采和粗放型使用，不惜以环境污染作为代价，试图突破能源和交通，致使我国现在的能源开发面临着极大的挑战。

况且，我国太阳能资源装入并启动返回图主流程图定时器用来采样周期定时，计算出导通时间和关断时间，并将定时时间传给，其程序框图如图。

第三章软硬件电路设计定时器中断程序采样次数指针装入并启动查表取值并计算返回图中断流程图通过键盘控制微处理器产生不同占空比的波，和不同频率的波，并能进行显示模式的切换，其程序框图。

图键盘流程图在最大功率控制的软件设计中主要使用干扰观测法，通过成比例的增加或者减少变换器的输入电压，移动操作点向最大功率点靠近。

这种方法常用于光伏能量系统中。

当日照随时间变化不快时，是非常有效。

虽然这种方法不能迅速跟踪键盘产生不同占空比的产生不同频率的显示电压或频率第三章软硬件电路设计最大功率点，但是如果增加采样时间，少了硬件个数和成本费用。

干扰观测法的实质是基于光伏输出功率的计算和采样电压和电流值计算的功率变化。

比较前个和当前的电压值来检测功率变化，计算出参考电压。

，用于产生脉宽调制的控制信号。

图中是新测量的值，根据这两个值计算功率。

比较点与点功率值的变化。

功率值的变化决定下步变化的方向。

如果功率增加，在搜索方向不变，如果功率减小，在搜索方向相反。

搜索方向由是否大于决定。

为占空比间隔，决定功率变化的步长。

如果步长值较大，则系统响应快，但不准确相反地，如果步长小，则系统反应慢，但相对精确。

通过对的不断调整，最终可以搜索到最大功率点。

算法的框图如图所示。

检测，计算功率图最大功率控制算法程序框图制作及成品图片关于本次设计我分别设计了两张图纸，他们分别是逆变电源主电路和逆变器驱动电路。

图和实物照片如下。

第三章软硬件电路设计图逆变主回路图图逆变器驱动路图图是实验照片，主要由逆变器主回路，逆变器驱动电路，微控微器电路三部分组成，用蓄电池模拟电阳池阵的功能，实验调试表明该结构可以较好的完成预先设定的设计目标且通过较长时间的检测表明该电路有较好的可靠性。

在下章中总结了该实验的些基本的实验结果。

第三章软硬件电路设计图实验中电路照片逆变器主回路逆变器驱动电路单片机微控制器最小系统第四章实验和调试结果分析第四章实验结果分析经过前面的分析，驱动电路需要路控制信号，其中两路为信号，另两路为信号，下图均是用型数字存储示波器所测得的真实波形。

实测各种波形图是两路带死区时间相位相差的波形，其用来控制，两只通断。

图带死区的波形图是两路带死区时间相位相差的波形，其用来控制，两只通断。

图带死区的波形第四章实验和调试结果分析图是占空比可调节的波形，用来控制电路部分的开通和关断状态。

图占空比可调的波形图是未经过滤波的输出波形，其正负半周都是显波形状。

图未经滤波的输出波形图是经过电路滤波后的输出波形，其形状以接近正弦波。

图经过滤波的输出波形第四章实验和调试结果分析数据记录改变电路输入的占空比所测得的各种电压如表所示。

表占空比与电路性能影响蓄电池电压升压输出电逆变输出电压占空比显示注以上数据均用型位半数字万用表测得改变波形的频率后输出的交流电压的频率也随之改变，记录的结果如表所示。

表波形与频率的关系频率输出电压频率显示注以上数据均用型数字示波器测得实验测得当时，变换器的效率。

当时，输出电压的失真度和在给定范围内变化时，使，相对偏差的绝对值不大于。

很好的实现的设计的要求。

第四章实验和调试结果分析结论本次设计基本上满足了设计初预定的设计要求实现了正弦波输出，用示波器观察有失真实现了全数字控制及数码显示实现了输出电压可调，调节范围实现了输出频率可调，调节范围。

当时，变换器的效率。

当时，输出电压的失真度。

具有最大功率点跟踪功能和在给定范围内变化时，使，相对偏差的绝对值不大于。

第五章总结和展望第五章总结和展望全文的总结本文对光伏并网系统中的核心问题进行了较为细致深入的分析和研究，本文的主要研究工作总结如下分析了光伏发电产业在国内外的发展现状。

研究了单相光伏并网发电系统的结构和工作原理，设计了套控制策略，采用电流跟踪控制和电网电压前馈控制的策略，并对控制系统进行了数学建模。

设计制作并调试了基于的光伏并网发电系统的硬件电路，包括系统的主电路信号的采样与处理电路锁相环电路信号的隔离与驱动电路以及电源电路。

设计了套软件实现方案，包括电流跟踪控制电网电压前馈控制数字调节器的设计及波形的产生最大功率点跟踪控制。

对软件设计进行了编程与调试。

最大功率点跟踪是光伏并网发电系统中必须解决的问题。

本文采用了电导增量法来实现光伏系统的最大功率点跟踪控制展望和后续的相关工作本文对单相光伏并网发电系统进行的软硬件设计还处于实验阶段，展望以后的工作，希望在以下几个方面取的进步的发展进步完善控制策略，优化程序设计，提高并网的可靠性。

设计三相光伏并网发电系统。

本文设计的是单相光伏并网发电系统，而实际中的电网是三相电，如何把单相光伏发电系统中的控制策略和软硬件设计应用到三相中，将是以后研究的重点第六章参考文献参考文献赵争鸣等编著太阳能光伏发电及其应用北京科学出版社，沈辉，曾祖勤太阳能光伏发电技术北京化学工业出版社，杨金焕，邹乾林，谈蓓月，葛亮，陈中华各国光伏路线图与光伏发电的进展光伏与工程，赵为太阳能光伏并网发电系统的研究博士学位论文合肥合肥工业大学电力电子