栋的太阳能房屋，并在开发中国家另外建造栋的太阳能房屋。年，美国总统克林顿公布了百万太阳能屋计划，企图增加太阳光电 能及太阳能 绪论 在现今各种能源逐渐枯竭的情况下，人类必须找寻新的替代能源，并且这个 新能源必须要是能取之不尽，用之不竭的。目前有可能实用化的再生能源主要有 太阳能风力燃料电池地热发电等，其中最有可能来发展的替代能量为太阳 能。自年起欧美日等国各地之电力公司，由政府制定政策配合大力推 动下，已向太阳能发电系统购买多余电力，以减少尖峰用电时供电不足之困境， 至今成效卓著。日本政府在电转换设备，基本的太 阳能的发电系统由太阳能电池板蓄电池逆变器组成。但是要和市电并联，并 实现供电，实现自动控制，所需的外围电路更多，如市电的相位检测，如何使逆 变器输出的电压电流信号和市电同步，以及在太阳能系统或是市电电网出现故障 的时候检测。首先要解决的是光电转换原件太阳能电池板的选取，这里我们选 取西门子公司生产的电池板，其参数如表 设计原理分析 设计简介 系统分类 般而言太阳光电能系统可区分为在偏 出。 总体设计方案 设计思路 本设计是输出功率为，频率为的交流光日本政府在年已订定了完善的太阳能供电系统安装及补助 计划。日等国各地之电力公司，由政府制定政策配合大力推 动下，已向太阳能发电系统购买多余电力，以减少尖峰能风力燃料电池地热发电等，其中最有可能来发展的替代能量为太阳 能。自年起欧美源，并且这个 新能源必须要是能取之不尽，用之不竭的。 附录 绪论 在现今各种能源逐渐枯竭的情况下，人类必须找寻新的替代能部分内容简介 致谢部分内容简介 致谢 参考文献 附录 绪论 在现今各种能源逐渐枯竭的情况下，人类必须找寻新的替代能源，并且这个 新能源必须要是能取之不尽，用之不竭的。目前有可能实用化的再生能源主要有 太阳能风力燃料电池地热发电等，其中最有可能来发展的替代能量为太阳 能。自年起欧美日等国各地之电力公司，由政府制定政策配合大力推 动下，已向太阳能发电系统购买多余电力，以减少尖峰用电时供电不足之困境， 至今成效卓著。日本政府在年已订定了完善的太阳能供电系统安装及补助 计划。年，美国总统克林顿公布了百万太阳能屋计划，企图增加太阳光电 能及太阳能热水器的使用。而欧联的能源委员会也提出项计划在欧洲补助建造 栋的太阳能房屋，并在开发中国家另外建造栋的太阳能房屋。 目前国内对于太阳能的应用主要还是在太阳能热水器的产品上，并且民众接 受程度也高。因此，在缺乏新能源的今天，如何发展太阳能发电系统是重要课 题。太阳能的发电成本虽然比其他发电方法的成本来的高，但由于最近这几年来 太阳能电池制造技术的提升，使得太阳能电池的价格比起前几年来说已有明显的 降低，未来太阳能电池模组的价格可望降到瓦以下，也因此使太阳能发电 系统越来越有竞争力。太阳能发电系统之成本与效率，除了取决于电池模组外， 系统所需之电能转换器亦扮演重要角色。目前对太阳能电能转换器的要求为 转换器成本低。转换器可模组化。可针对不同的需要，提供各种规格的输 出。 总体设计方案 设计思路 本设计是输出功率为，频率为的交流光电转换设备，基本的太 阳能的发电系统由太阳能电池板蓄电池逆变器组成。但是要和市电并联，并 实现供电，实现自动控制，所需的外围电路更多，如市电的相位检测，如何使逆 变器输出的电压电流信号和市电同步，以及在太阳能系统或是市电电网出现故障 的时候检测。首先要解决的是光电转换原件太阳能电池板的选取，这里我们选 取西门子公司生产的电池板，其参数如表 设计原理分析 设计简介 系统分类 般而言太阳光电能系统可区分为在偏远地区或离岛地区市电无法到达的 地方所使用的发电系统，以及有电力线所连接的并联系统。 系统指其太阳光电能只直接供给些负载，利用太阳能板在白天产生 电力，并对蓄电池组充电，而在夜晚在由蓄电池组经由电力转换器提供电源给负 载，而电力转换器输出为可定电压定频率控制的电压源。 表太阳能电池板的单板电气参数， 电气特性规格 额定最大输出功率 额定电流 额定电压 短路电流 开路电压 短路电流温度系数 图型太阳能供电系统示意图 市电连接型系统能和市电并联向电网供电，优点是节省配线费用，因为 系统使用住宅原有配线除去蓄电池的需求，因市电可提供不足电力能 卖多余电力给市电有时系统的尖峰发电期正吻合市电之尖峰用电需求，具 有抑低尖峰负载的效果。 市电连接方式选择，市电连接方式有多极系统和单级系统，由于多极系统设 计复杂且不易控制，且效率低下，我们选用单级系统，好处是其构成只有逆变器 级，效率提升了，而且逆变器基本上是个单相全桥整流电路加个滤波 器构成，为了减少这种逆变器输出电流的涟波，在逆变器电路上再加路，再采用 合成的控制便可大量消除输出电流的涟波大小。单级系统主要的缺点为太 阳能板的直流电压定要高于市电电压的峰值系统才能运作，而市电电压般多 为交流系统，所以太阳能板的串联数量定非常多，并且由于太阳能 板受环境温度日照强度影响很大，若天气变化剧烈，其输出电压变化的范围会 太大个而影响太阳能发电系统的正常输出。 图市电连接型太阳能供电系统示意图 最大功率点追踪控制及达成系统与市电并联供电是此类转换器所要达成的 基本功能。除了以上功能，更具备了虚功谐波失真的补偿的功能及不断电系统的 功能，利用逆变器之反相操作，使之兼具整流功能，并利用离峰电力由于太阳能发电系 统失去了市电作为参考讯号，所以电力转换器的输出电压，电流及频率会发生不 稳定的现象，若不及时切离其它负载，在此情况下会使得些较敏感性的负载受 到损害。当有越来越多的分散式发电系统并联到市电时，发生孤岛情况的机率也 会变得越来越大，使得孤岛情况的检测与保护更显得重要。本论文中使用被动检 测法检测市电的状态，以电压频率作为判断市电是否故障的依据。 系统方框图 图总体方框图 逆变系统电路 直流推挽式升压器 在系统运作时，由于本系统所设计的太阳能板输出电压只有左右，其 大小不足以提供逆变器切换成交流电压输出，所以本论文利用直流升 压器将太阳能光电板输出的的直流电压升至约的直流电压以提供 逆变器作输出。在本论文中使用推挽式切换式电源电路，来做此功能的运作，为 了使简化电路，使电路更为简单，我们使用调变来作此推挽式 转换器的控制，此具有振荡器，利用改变与之值，就可用来设定 的切换频率截止时间比较器可设定最大工作周期通过两组输出控制开 关三极管，让初级线圈左侧的电容和电感形成谐振回路，由于谐振回路中 的电压电流是变化的，在副线圈就形成了感应电压，通过整流电路变成了脉动直 流电，在整流桥前端并联个电路是为了滤波，通过整流桥，使输出电压波 形为平直的，也就是高压直流电。而为了改进开关管在不断开关中的延迟，导致 波形不连贯，设臵了个个有极性的大电容，以避免在侧开关管在控 制下截止而另侧开关管还没有开启的情况下，储存电能，在空白时间返回能量， 由于使用了，因此在电路设计上可大幅降低硬体线路，较易掌握各电路 间的情况，本论文在转换器的控制上采用固定周期的方法，使其升压比例为固定 值。其完整电路，如附录所示。 整流桥 送逆变器 图推挽式直流升压整流电路 驱动电路与单相逆变器 如图所示为驱动电路和逆变器的电路图，驱动电路的目的是隔离并放大有 产生电路所产生的正弦脉波快读调变信号，是功率原件能依照次信号作正 确的动作。由于产生电路送出的小信号脉波，其功率及电压无法直接推动 后继的全桥式逆变器，故需要有光耦合隔离器，耦合成较高功率及较高电压之脉 波来驱动后级的逆变器，本论文使用光耦合器来作此项工作。具 有快速响应大电流情况下高频切换所造成的干扰信号，并可以使控制电路与驱 动电路作电器隔离，以保护控制电路的正常的操作，另外，我们在功率原件的基 极和源极并上个约的电阻以降低杂散信号的干扰，在光耦合器左侧各有 个接口用来输入调制波，通过驱动电路的放大来驱动后侧的大功率三极管 电路，通过对大功率三极管的开关控制，产生了个频率定的，幅值不等的矩 形波，也就是正弦波的频谱，由傅立叶变换可知，矩形波可以转换成个频率和 幅值不等的正弦波的叠加，后路再加个低通滤波器以滤去不需要的高频波，留 下近似于市电的正弦波。 直流 交流 直流