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1、毕 业 设 计（论 文）题 目 户用型中小功率独立光伏发电 系统的研究与设计毕业设计（论文）专用纸摘 要太阳能光伏发电是一种将太阳光辐射能量直接转化为电能的发电技术，它是可再生能源和新能源的重要组成部分，被认为是当今世界上最有发展前景的新能源技术。 打印部分：8 30 31 参考文献本文系统地介绍了独立光伏系统的结构、工作原理、控制方法等方面的内容，为降低系统体积及提高系统效率，提出“推挽升压+全桥逆变”的设计方案。推挽升压的控制器采用电压型控制芯片SG3525,采用电压反馈，增加了系统的动态响应速度，同时详细讨论了高频变压器的设计、滤波元件参数的选择等。逆变环节采用PWM调制方式，控制芯片为
2、PIC16F73，简化了驱动电路设计。软件设计中，采用瞬时电压反馈，增加了电路保护等功能，论文阐述了软件设计总体思想构架，给出了程序代码。最后,利用单片机仿真软件proteus对系统进行仿真并给出仿真原理图及仿真波形。关键词：光伏发电 推挽升压 单相全桥逆变 PIC16F73 AbstractSolar photovoltaic power generation is a kind of technology which can convert solar radiation energy into electricity directly,solar energy is renewable
3、energy and an important part of new energy, which is considered to be the worlds most development prospects of new energy technology.This paper introduces the independent photovoltaic system structure, working principle and control methods detailedly. In order to reduce system volume and improve the
4、 efficiency of the system, the paper puts forward to an inverter by using the push-pull converter and single-phase full-bridge inverter design proposal. In the push-pull controller part,the paper uses the voltage type control chip SG3525,choosing voltage feedback to increase the system dynamic speed
5、 of response,at the same time,the paper also discusses the high-frequency transformer design,the filter components parameters choices in detail; in the inverter part ,the paper use PWM inverter link, and the control chip is PIC16F73,this makes the system simple. In the software design,the paper uses
6、 the transient voltage feedback and meanwhile,increase circuit protection function, the paper also elaborates the overall framework of software design and displays program code. Finally, the paper uses single chip computer simulation software the proteus simulink the system and gives the simulation
7、principle diagram and waveform. Key words: photovoltalc power system Push-Pull Converter single-phase full-bridge inverter PIC16F73目 录1 绪论11.1 太阳能光伏发电技术11.1.1 太阳能光伏发电的概况11.1.2 太阳能光伏发电的发展现状及应用前景11.1.3 太阳能光伏发电的优点21.2 太阳能光伏发电系统21.2.1 太阳能光伏发电的基本原理21.2.2 太阳能光伏发电系统的分类31.3 本文的研究内容52 独立光伏发电系统的研究与设计62.1 独立光伏
8、发电系统的组成62.1.1 太阳能电池62.1.2 蓄电池组62.1.3 逆变器72.1.4 控制器72.2 独立光伏发电系统对逆变电源设计的要求72.3 主电路拓扑结构的设计82.3.1 升压环节拓扑结构比较82.3.2 逆变电源的基本工作原理102.3.3 光伏发电系统中逆变器主电路拓扑结构比较112.3.4 独立光伏发电系统中逆变器控制方法的比较112.3.5 独立光伏发电逆变电源的系统结构框图123 光伏发电电池容量及光伏阵列的设计143.1 太阳能光伏发电蓄电池组的设计143.1.1 蓄电池容量设计的基本原理143.1.2 蓄电池容量的计算163.2 太阳能光伏阵列的设计173.2.
9、1 太阳能电池组件设计的基本原理173.2.2 太阳能电池组件配置计算184 独立光伏发电系统逆变电源的设计204.1 推挽式DCDC变换器原理介绍204.2 推挽式电路变压器的偏磁现象204.2.1 推挽式变压器偏磁现象产生的原因204.2.2 推挽式变压器偏磁的抑制方法214.3 推挽式升压电路设计224.3.1 推挽式DCDC升压电路拓扑结构224.3.2 控制电路的设计224.3.4 电压采样隔离电路254.3.5 独立光伏发电系统推挽升压电路的原理图264.3.6 推挽升压电路环节电路参数的选择274.4 逆变主电路的设计295 系统软件设计与仿真345.1 主程序的设计345.2程
10、序设计原理355.3 PWM波形产生程序355.4 系统仿真366 结 论39致 谢40参考文献41附 录1（程序清单）43附 录2（英文文献）50IV1 绪论1.1 太阳能光伏发电技术1.1.1 太阳能光伏发电的概况随着人类工业化的进程，人类对能源的需求不断增长，与此同时，也带来了不可再生能源的日渐减少和环境污染的日益严重等问题。面对全球范围内的能源危机和环境压力，人类要解决能源问题，实现可持续发展，只能依靠科技进步，大规模开发利用可再生能源和新能源。太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点，丰富的太阳辐射能是重要的可再生能源，取之不尽、用之不竭、无污染、廉价、是人类能够自由利用的能源。太阳
11、能光伏发电是一种将太阳光辐射能量直接转化为电能的发电技术，它是可再生能源和新能源的重要组成部分，被认为是当今世界上最有发展前景的新能源技术。1.1.2 太阳能光伏发电的发展现状及应用前景（1）世界太阳能光伏发电发展现状及前景近几年国际上光伏发电快速发展，世界上已经建成了10多座兆瓦级光伏发电系统，6个兆瓦级的联网光伏电站。美国是最早制定光伏发电的发展规划的国家。1997年又提出“百万屋顶”计划。日本1992年启动了新阳光计划，到2003年日本光伏组件生产占世界的50%，世界前10大厂商有4家在日本。而德国新可再生能源法规定了光伏发电上网电价，大大推动了光伏市场和产业发展，使德国成为继日本之后世
12、界光伏发电发展最快的国家。瑞士、法国、意大利、西班牙、芬兰等国，也纷纷制定光伏发展计划，并投巨资进行技术开发和加速工业化进程。世界光伏组件在1990年2005年年平均增长率约15%。20世纪90年代后期，发展更加迅速，1999年光伏组件生产达到200兆瓦。商品化电池效率从10%13%提高到13%15%，生产规模从15兆瓦/年发展到525兆瓦/年，并正在向50兆瓦甚至100兆瓦扩大。光伏组件的生产成本降到3美元/瓦以下。2006年的光伏行业调查表明，到2010年，光伏产业的年发展速度将保持在30%以上。年销售额将从2004年的70亿美金增加到2010年的300亿美金。（2）国内太阳能光伏发电发展
13、现状及前景中国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年17000亿吨标准煤。太阳能资源开发利用的潜力非常广阔，具有巨大的开发潜能。中国光伏发电产业于20世纪70年代起步，90年代中期进入稳步发展时期。太阳电池及组件产量逐年稳步增加。经过30多年的努力，已迎来了快速发展的新阶段。在“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程等国家项目及世界光伏市场的有力拉动下，我国光伏发电产业迅猛发展。根据可再生能源中长期发展规划，到2020年，我国力争使太阳能发电装机容量达到1.8GW（百万千瓦），到2050年将达到600GW（百万千瓦）。预计，到2050年，中国可再生能源的电力装机将占全国电力装机的25%，其中光伏发电
14、装机将占到5%。未来十几年，我国太阳能装机容量的复合增长率将高达25%以上。1.1.3 太阳能光伏发电的优点太阳光辐射能经太阳能电池转换为电能，再经过能量存储、能量变换控制等环节，向负载提供合适的直流或者交流电能。与常规发电及其他绿色能源发电技术相比，太刚能光伏发电技术有以优点：(1)是真正的无污染排放、不破坏环境的可持续发展的绿色能源；(2)能量具有广泛性，随处可得，不受地域的限制；(3)由于无机械转动部件而运行可靠，故障率低；(4)维护简单，可以无人值守；(5)应用场合广泛和灵活，既可以独立于电网运行，也可以与电网并网返行；(6)无需架设输电线路，可以方便地与建筑物相结合；(7)建站周期短
15、，规模大小随意，发电效率不随发电规模的大小而变。1.2 太阳能光伏发电系统1.2.1 太阳能光伏发电的基本原理太阳能光伏发电的基本原理是利用太阳能电池（一种类似于晶体二极管的半导体器件）的光生伏特效应直接把太阳的辐射能转变为电能的一种发电方式，太阳能转化为电能的转换器件就是太阳能电池。当太阳能光照射到由P、N型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的太阳能电池上时，其中一部分光线被反射，一部分光线被吸收，还有一部分光线透过电池片。被吸收的光能激发被束缚的高能级状态下的电子，产生电子空穴对，在PN结的内建电场作用下，电子、空穴相互运动，N区的空穴向P区运动，P区的电子向N区运动，使太阳能电池的受光面有大量负电荷（电子）积累，而在电池的背光面有大量正电荷（空穴）积累。若在电池两端接上负载，负载上就有电流通过，当光线一直照射时，负载上将源源不断地有电流流过。1.2.2 太阳能光伏发电系统的分类从结构特征上看，太阳能光伏发电系统可分为三种基本类型：独立运行、并网型和混合型光伏
