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1、 陕 西 理 工 学 院 毕业论文设计任务书 电气工程系 院(系) 电气工程及其自动化 专业 班 学生 一、毕业论文设计题目 光伏发电系统研究 二、毕业论文设计工作自2010_年_3_月_1_日 起至_2010年 6月_18_日止 三、毕业论文设计进行地点: 501实验室 四、毕业论文设计的内容要求：光伏发电系统直接将太阳能转换为电能，不需要热力发动机，是一种纯绿色清洁能源，其具有设计简单，坚固耐用、基本上不需要维护，既可独立运行，也可并网运行，其输出功率范围为微瓦级到兆瓦级。可为计算器、钟表、通信、卫星等提供电能，由于其重量轻、采用模块化的结构，因此得到了很好的推广应用，本文设计研究光伏发电
2、系统，具体要求和任务如下： 要求掌握知识：（1）光伏发电的原理及PWM调制技术 （2）光伏系统设计中应注意的问题及解决办法 （3）光伏发电系统的运行方式 完成任务：（1）设计 （2）设计系统的控制运行方式 （3）研究中间逆变器的控制方式 指导教师 教 研 室 教研室主任(签名) 批准日期 接受论文 (设计)任务开始执行日期 学生签名： 光伏发电 摘要 传统的燃料能源正在一天天减少,人们把目光投向了可再生能源,希望可再生能源能够改变人类的能源结构,维持长远的可持续发展。人们普遍认为在目前可知的、并且己经得到比较广泛利用的可再生能源中，技术含量最高是太阳能光伏发电。太阳能凭其独特的优点受到了一致青
3、睐。在太阳能的各种应用中，光伏应用各受关注。随着光伏组件价格的不断降低和光伏技术的发展，太阳能光伏发电系统将逐渐由现在的补充能源向替代能源过渡。 本次毕业设计为一个完整的光伏并网发电系统，涉及到的内容包括光伏阵列的影响、光伏阵列的特性、其中关键设计环节为最大功率点跟踪和系统逆变器的设计。 关键词：太阳能、光伏并网系统、最大功率点跟踪、逆变器。 Photovoltaic power Ma Cheng（Grade 06，Class 064，Major Electrical engineering And Automation ， Electrical engineering Dept，Shaanx
4、i University of Technology，Hanzhong 723003，Shaanxi） Tutor：Yan QunminAbstract: The traditional fuel energy is being reduced day by day, the human pay more attentions to renewable energy and want to change our energy structure and maintain long-term sustainable development. It is widely known that the
5、 renewable energy extensively used in the present is photovoltaic containing the highest technical content. Solar by its unique advantages are in favor of solar energy. In all kinds of applications, photovoltaic application of concern，the price of components photovoltaic and photovoltaic of technolo
6、gy and solar power system photovoltaic to the present addendum to the transition to alternative energy sources. The graduation design is a complete PV power system , including the influences of The Photovoltaic array and characteristics of the Photovoltaic array ,the key part is the design of MPPT a
7、nd the system invert.Keywords: solar energy、Grid-connected PV System、MPPT、invert. 引言自两次能源危机以来，替代能源寻求与研究为各重要国家的主要政策之一。替代能源基本上是指煤、石油、天然气、核能意外的能源，可包括风、太阳、低热、海风温茶、波浪、潮汐、黑潮、生质能及燃料电池灯之电源。这些之中以风能、太阳能集燃料电池的利用与研究最受重视。在世界各国竞相发展绿色可再生能源的今天，太阳能凭其独特的优点受到了一致青睐。在太阳能的各种应用中，光伏应用备受关注。随着光伏组件价格的不断降低和光伏技术的发展，太阳能光伏发电系统将逐渐
8、由现在的补充能源向替代能源过渡。独立发电(Stand-alone)系统和并网发电（Grid-connected)系统将成为光伏应用的主流。众所周知，毕业设计是大学的最后一个教学环节。通过毕业设计既可以巩固学生在学校学过的所学理论知识，又可以培养学生运用所学知识分析和解决工程实际问题的综合能力，为学生毕业后尽快适应工作岗位的要求，起到了桥梁和纽带的作用。本次设计的主要内容包括光伏发电的原理，最大功率点跟踪和系统逆变器。重点的设计的环节最大功率点跟踪，用到了直流转换原理通过改变PWM输出的占空比来控制。鉴于时间及本人理论水平和实践经验的限制，设计中难免出现错误和不妥之处，敬请老师批评指正 目录1
9、绪论11.1 光伏发电产业的现状及其发展11.1.1 发展光伏发电产业的紧迫性11.1.2 国外光伏发电产业的现状及发展11.1.3 我国光伏发电产业的现状及发展21.2 光伏发电的系统结构及工作原理21.3 发展光伏发电的意义32 光伏系统各组成部分及原理52.1 太阳能和太阳辐射52.1.1 太阳的能量52.1.2 太阳辐射及影响因素52.1.2 场地定位52.1.3 场地条件评估62.1.4 太阳跟踪82.2 光伏系统的组成及研究102.2.1 光伏系统各组成部分102.2.2 系统控制器的研制概述112.3 光伏系统充电回路各部分工作原理及数学模型113 光伏阵列特性153.1 硅太阳
10、电池的原理及其特性153.1.1 硅太阳电池的结构及工作原理153.1.2 硅太阳电池的特性163.2 光伏阵列的构成及其特性183.2.1 光伏阵列的构成183.2.3 光伏阵列的特性183.3 蓄电池的充电控制203.3.1 铅酸蓄电池充电特性分析203.3.2 蓄电池的充电控制理论213.3.3 电压、温度微分模糊控制策略234 直流转换器原理和最大功率点跟踪算法264.1 光伏电源系统264.2 DC-DC变换器原理分析264.2.1 基本斩波电路274.2.2 降压式(buck)变换器284.2.3 升压式(boost)变换器294.3 最大功率点跟踪算法314.3.1 电压回授法3
11、24.3.2 功率回授法324.3.3 扰动观察法324.3.4 增量电阻法334.3.5 直线近似法344.3.6 实际测量法354.4 正弦波逆变器的控制方式364.4.1 正弦波逆变器的现状364.4.2 正弦波逆变器的控制策略364.4.3 输出电压反馈的模糊自适应PI控制策略的研究385 光伏并网系统405.1 光伏发电并网系统的分类405.1.1 可调度式和不可调度式405.1.2 光伏并网系统逆变器的控制方式415.1.3 PWM调制方式及工作过程分析425.2 无功功率补偿和谐波抑制495.2.1 无功功率补偿的含义及重要意义495.2.2 谐波污染与谐波抑制505.2.3 并
12、联型有缘滤波器的工作原理515.2.4 常用的检测无功电流和谐波的方法52致谢53结 论54参考文献55英文资料56中文翻译611 绪论1.1 光伏发电产业的现状及其发展1.1.1 发展光伏发电产业的紧迫性能源是人类社会生存和发展的动力源泉。从原始社会的钻木取火到近现代的化石能源以及核能、地热能、潮汐能、风能、太阳能等各种新能源的应用无不闪着人类的智慧之光。自两次能源危机以来，替代能源寻求与研究为各重要国家的主要政策之一。替代能源基本上是指煤、石油、天然气、核能意外的能源，可包括风、太阳、低热、海风温茶、波浪、潮汐、黑潮、生质能及燃料电池灯之电源。这些之中以风能、太阳能集燃料电池的利用与研究最受重视。然而，因为燃料电池的性质与风能及太阳能完全不同，此处不予讨论。目前，由于石化能源的有限性及核能发电的不确定性，使得替代能源的使用成为必要的选择，替代能源的研究与发展成为重要的课题。虽然我国经济在最近20多年有了较快的发展，但能源问题对经济和环境的影响比较严重，农村则更为突出。我国能源供应中煤占一次能源总消耗的73%75%，占主导地位。煤的直接燃烧给环境带来严重影响。从环境和能源双重考虑，我国政府计划并采取有效措施发展可再生能源技术。我国有丰富的太阳能资源，2/3以上国土面积
