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1、内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）题 目：三相光伏并网发电系统研究学生姓名：刘禹彤学 号：200540509117专 业：电气工程及其自动化班 级：电气2005-1班指导教师：李子剑 讲师66内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）三相光伏并网发电系统研究摘 要太阳能具有可持续发展和绿色环保两大优势，利用太阳能资源的发电方式逐渐受到了各国重视，我国近年来对此方面的研究投入了大量的人力物力。其中，光伏并网发电最具实用价值和理论意义，三相光伏并网系统研究逐渐成为了光伏应用领域的热点课题。同时光电幕墙技术以其恰当的与建筑相结合的形式在城市用电中发挥了很大的作用。在此背景下，本文主要针对基
2、于光电幕墙的三相光伏并网发电系统进行分析和研究。本文首先介绍了光伏发电系统的发展和现状，并对光伏阵列的原理，特性以及最大功率点跟踪技术进行了阐述，并比较几种常用的最大功率点跟踪的方法。其次对三相光伏发电并网系统的逆变部分作了详细的分析，其中包括光伏逆变器以及PWM脉宽调制技术。同时对光电幕墙技术进行了系统的分析。最后针对基于光电幕墙的三相光伏并网发电系统的硬件部分进行设计。关键词：光伏发电，光电幕墙，逆变，并网。内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）Three-phase grid-connected PV system AbstractSolar energy and sustainabl
3、e development has two major advantages of green, using solar energy resources has been gradually generating national attention, our research in this area in recent years put a lot of manpower and material resources. Of these, the most grid-connected PV practical value and theoretical significance, t
4、hree-phase grid-connected photovoltaic system photovoltaic gradually become a hot topic applications. At the same time, photoelectric curtain wall technology and its proper construction the form of a combination of electricity in the city has played a significant role. In this context, this paper ba
5、sed on the photoelectric curtain wall for the three-phase grid-connected PV system for analysis and research. This article first introduced the development of photovoltaic power generation system and the status quo, and the principle of photovoltaic arrays, characteristics and maximum power point tr
6、acking technology are described and compared several commonly used maximum power point tracking method. Second of three-phase grid-connected photovoltaic inverter system, part of a detailed analysis, including the photovoltaic inverter and the PWM pulse width modulation technology. At the same time,
7、 curtain wall technology for photovoltaic system analysis. Finally, based on the photoelectric curtain wall for the three-phase grid-connected PV system design of the hardware. Keywords: photovoltaic, photovoltaic curtain wall, inverter, network.内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）目 录摘 要IAbstractII第一章 绪 论11.1 课题提出背
8、景11.1.1 光伏发电技术在国际上的发展11.1.2 光伏发电技术在国内的发展11.2 课题研究的目的和意义21.3 课题主要研究内容31.4 本章小结3第二章 光伏发电系统概述42.1 光伏发电系统42.1.1 光伏发电的工作原理42.1.2 影响光伏发电的主要因素42.2 光伏电池阵列72.2.1 光伏电池的分类72.2.2 光伏电池的工作原理82.2.3 光伏电池特性112.2.4 光伏阵列142.3 最大功率跟踪控制技术152.3.1 最大功率跟踪控制的概念152.3.2 MPPT在电力电子技术应用方面的研究进展162.3.3 MPPT在控制理论方面的研究172.3.4 最大功率跟踪
9、控制的方法和比较182.4 本章小结25第三章 三相光伏并网发电系统逆变部分263.1 光伏发电系统概述263.1.1 光伏并网发电系统的构成263.1.2 光伏并网系统的优缺点273.2 光伏并网逆变器273.2.1 逆变器的基本构成273.2.2 并网逆变器的控制目标283.2.3 并网逆变器分类293.2.4 逆变电路的基本工作原理313.2.5 光伏并网对逆变器的要求323.2.6 并网逆变器的控制策略323.3 PWM控制技术413.3.1 PWM技术的基本原理413.3.2 PWM的控制方式433.4 本章小结44第四章 光电幕墙454.1 概述454.2 光电幕墙454.2.1
10、基本原理454.2.2 性能指标464.2.3 适用范围和安装部位474.2.4 主要特点和最大优势474.2.5 经济效益484.2.6 光电玻璃幕墙的分类494.3 光电幕墙在并网发电系统中的应用524.4 本章小结53第五章 基于光电幕墙的三相光伏并网发电系统545.1 主电路设计545.1.1 主电路结构545.1.2 调度方式575.2 主要参数设计595.2.1 光伏阵列的参数选择595.2.2 技术参数605.3 逆变电路设计605.3.1 DC/DC电路设计605.3.2 DC/AC电路设计635.4 外围电路设计645.4.1 控制电源的选择645.4.2 信号检测电路645
11、.4.3 驱动和保护电路655.5 CPU控制回路设计665.5.1 TMS320LF2407控制芯片简介665.5.2 选择TMS320LF2407芯片作为控制核心的原因685.6 本章小结69结束语70附录A 基于光电幕墙的三相光伏并网发电系统模块图71附录B 基于光电幕墙三相光伏并网发电系统原理图72参考文献73致 谢74内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）第一章 绪 论1.1 课题提出背景1.1.1 光伏发电技术在国际上的发展在国际上，全世界的经济大国在上世纪八十年代开始进行光伏并网发电方面的研究，当时由政府投资建造了一些规模较大的试验性并网光伏电站。九十年代后，对太阳能应用方式发
12、生了重大的变化，由原来的大型光伏电站转变为“屋顶光伏并网系统”。屋顶光伏并网，将太阳能电池安装在建筑物顶上，不占用土地面积，而且其灵活性和经济性都大大优于大型并网光伏电站，有利于普及，再加上政府的鼓励与支持，掀起光伏发电的浪潮。诸如日本的“朝日七年计划”推广屋顶光伏并网系统；德国政府补贴支持的“千屋顶计划”，继而扩展为“两千光伏屋顶”，同时制定“可再生能源电力供应法”高价收购光伏并网的电能刺激光伏发电市场；美国推行“光伏建筑计划”和“百万屋顶计划”；其他的发达国家都有各自的推广光伏发电的政策计划，邻国印度也开始扶持光伏的应用【1】。1.1.2 光伏发电技术在国内的发展我国太阳能电池的研究始于1
13、958年，1959年研制成功第1个有实用价值的太阳能电池，1971年3月首次成功地应用于我国第2颗卫星上，1973年太阳能电池开始在地面应用，1979年开始生产单晶硅太阳能电池。80年代中后期，引进国外太阳能电池生产线或关键设备，初步形成生产能力达到4.5MW太阳能光伏产业。其中单晶硅电池2.5MW，非晶硅电池2MW，工业组件的转换效率单晶硅电池11%一13%，非晶硅电池为5%一6%。我国光伏组件生产逐年增加，成本不断降低，市场不断扩大，装机容量逐年增加，1999年底累计约15MW。在研究开发方面，开展了单晶硅、多晶硅电池研究及薄膜电池研究，同时还开了浇铸多晶硅等材料研究，并取得可喜成果，其中
14、刻槽埋栅电池效率达到国际水平。20年来我国光伏产业已形成了较好的基础，21世纪我国光伏发电的发展可考虑2种模式，即年增长率约15%的常规模式和在政策法规驱动下年增长率约25%的快速模式。按照这种估算，到2020年我国光伏组件在相当大的市场上开始具有竞争力，到2030年左右，则在几乎整个电力市场上都具有竞争力。目前，光伏电源在我国应用领域包括农村电气化、交通、通信、石油、气象国防等。特别是光伏电源系统解决了许多农村学校、医疗所、家庭照明、电视等用电，对发展边远贫因地区的社会经济和文化发挥了十分重要的作用。西藏有7个无电县城采用光伏电站供电，社会经济效益非常显著【2】。1.2 课题研究的目的和意义
15、我国虽地大物博，能源储量居世界前列。但从可持续发展的要求来衡量问题我国的能源供应前景存在着巨大的隐患。我国的能源供需存在着几个方面的问题:一是资源短缺。我国的能源总量是不少的，但是按人均计算就非常地低了。二是利用效率低、浪费巨大。由于我国的技术水平和管理水平低，能源从开采、运输加工到终端利用的效率均很低。根据以上情况，开发和使用可再生能源和无污染能源是人类目前必须采取的措施。虽然目前人类可利用的太阳能、风能、地热能、水能、海洋能等能源形式都是可以满足以上的要求。但从能源的稳定性、数量、设备成本、利用条件等诸多因素考虑，太阳能将成为理想的可再生能源和无污染能源。我国是世界上太阳能最丰富的地区之一，非常适合大力发展太阳能发电，特别是西部地区，年日照时间达3000h以上，全国2/3以上的地区年日照超过2000h，年均辐射量约5900MJ/m2。青藏高原、内蒙古、宁夏、陕西等西部省份关照资源尤为丰富，而我国的无电地区大多集中在此，因此国家推行了“光明工程”和“乡乡通工程”，大力发展光伏发电应用于偏远
