太阳能光伏发电系统_毕业论文
毕
业
论
文
题目太阳能光伏发电系统
学院 __________江西太阳能科技职业学院___ 专业 _________光伏发电技术及应用___ __
摘要
本系统采用C8051F020为控制核心，实现了模拟太阳能光伏发电系统的功能。该系统主要通过太阳能储蓄电能，通过正弦波脉宽调制技术（SPWM）控制全桥逆变将直流电变为交流电，再经过变压器将电压变为所需的电压。该系统具有最大功率追踪（MPPT），输出电压与给定参考电压频率、相位同步，欠压、过流保护，欠压保护的自动恢复等功能，且具有LCD屏幕显示功能。
关键词：C8051F020 SPWM MPPT 欠压过流保护
Abstract
This system uses C8051F020 simulation of solar photovoltaic power generation system to control the core functions. The system is mainly electricity through the solar savings by sinusoidal pulse width modulation (SPWM) control full-bridge inverter direct current into alternating current, and then through the transformer voltage into the required voltage. The system has the maximum power point tracking (MPPT), output voltage with a given reference voltage frequency and phase synchronization, undervoltage, overcurrent protection, undervoltage protection, automatic recovery, and the LCD screen display
Keywords：C8051F020 SPWM MPPT Under-voltage over-current protection
目录
前言 (1)
第1章总体设计方案 (3)
1.1 DC—AC 逆变驱动方案 (3)
1.2 显示模块的选择 (4)
1.3 MPPT控制方案 (6)
1.4 输入电压采集模块 (6)
1.5 模数转换芯片AD的选择 (7)
第2章硬件系统的设计 (8)
2.1 系统整体原理框图 (8)
2.2系统各模块的设计及参数计算 (8)
2.2.1 控制器 (8)
2.2.2 MPPT的控制方法与参数计算 (10)
2.2.3 同频、同相的控制方法与参数计算 (11)
2.2.4 提高效率的方法 (11)
2.2.5 滤波参数计算 (12)
2.2.6 全桥逆变电路 (12)
2.2.7 开关管驱动电路 (13)
2.2.8 电压信号调理电路 (14)
2.2.9 电流信号调理电路 (15)
2.2.10 显示电路 (16)
第3章系统软件设计 (18)
3.1 ADC0的使用 (20)
3.1.1 ADC0使用出现的问题 (20)
3.1.2 ADC0使用注意事项 (20)
3.1.3 ADC0通道输入保护 (21)
3.1.4 ADC0使用总结 (21)
第4章系统测试 (22)
4.1 测试方案与测试结果 (22)
4.2 测试仪器 (23)
结束语 (24)
谢辞 (25)
参考文献 (26)
前言
尽管寻找新能源的工作已经有相当的历史了，但是世界性的环境污染和能源短缺已经迫使人们更加努力的寻找和开发新能源。在寻找和开发新能源的过程中，人们很自然的把目光投向了各种可再生的替代能源。光伏发电就是其中之一。虽然光伏发电的实际应用存在着种种的局限，但是随着光伏发电成本的降低和矿物发电成本的提高以及矿物能源的减少，总有一天光伏发电的成本将会与传统发电成本相当。到时侯，光伏发电将逐步进入商业化阶段。
我国光伏产业正以每年30%的速度增长。最近三年全球太阳能电池总产量平均年增长率高达49.8%以上。按照日本新能源计划、欧盟可再生能源白皮书、美国光伏计划等推算，2010年全球光伏发电并网装机容量将达到15GW(1500万千瓦，届时仍不到全球发电总装机容量的1%)，至2030年全球光伏发电装机容量将达到300GW(届时整个产业的产值有可能突破3000亿美元)，至2040年光伏发电将达到全球发电总量的15%-20%。按此计划推算，2010-2040年，光伏行业的复合增长率将高达25%以上（参看资料：15）。其中并网应用会有较大的发展，从而形成并网发电(约46%)、离网供电(约27%)和通讯机站(约21%) 3个主要应用领域（参看资料：16）。
太阳的能量对人类而言几乎是无限的，但是实际上，在地球上能够获取太阳能资源的资源是有限的。并不象有些文章中所说的那样巨大。例如，当我们在在屋顶安装太阳能热水器时，就失去了安装太阳能电池的机会。除建筑物和荒漠外，在其他地点建设太阳能电池板群将是不现实和得不偿失。这不仅仅是因为成本巨大的原因，问题是显而易见的，主要的问题是离开建筑物和荒漠来建设光伏发电站将破坏环境和生态，你会发现在太阳能电池板下面将寸草不生。总之，节能降耗是人类的一个永恒话题。从某种意义上讲，淘汰旧技术和产品的同时，也就浪费掉了当初生产这些技术和产品的能源。出国考察的人往往会发现，西方发达国家有些场合还在使用20-30年代的产品和设备，他们并非要保护“古迹”，某种意义上讲是在节约能源。新旧产品和技术的换代是要以耗费能源为代价的，过快的产品更新换代，将加快能源的消耗。当然，这里需要有一个总体的经济指标来判断能耗。
任何事物总是具有两面性。目前有太多的文章介绍光伏发电的优点和优势，这里有必要指出光伏发电的一些局限性。太阳能具有能量密度低,稳定性差的弱
点,并受到地理分布、季节变化、昼夜交替等影响。光伏发电的局限性包括以下几个方面：
1. 时间周期局限。由于光伏发电的条件是出太阳时，光伏发电设备才能正常工作发电。因此，白昼黑夜，一年当中春夏秋冬各个季节对光伏发电的负荷影响巨大。为了应付这个情况，电网不得不配备相应容量的发电机处于旋转备用状态。
2. 地理位置局限。光伏发电设备基本上只能依附建筑物安装建设，也就是所谓的光伏屋顶就地供电。如果离开建筑物来建设光伏发电，将会大大增加成本或者破坏环境和生态。
3. 气象条件局限。气候对光伏发电影响。采用光伏并网发电无蓄电池方案时，如果一个城市上空的气候大幅变化，将造成电力负荷的大幅波动；当一个城市上空的空气质量比如空气污染，或能见度变差比如雾天，阴天等都将使光伏发电在线或实时出力下降。
4. 容量传输局限。在解决了光伏发电的成本问题后，大功率，高电压，远距离从荒漠面积输送电力到负荷中心，由于光伏发电没有传统电机的旋转惯量，调速器及励磁系统，将给交流电网带来新的经济和稳定问题。不论采用交流或是直流高电压大功率远距离从荒漠地区输送电力，由于上述1，2，3的局限性将大大增加单位千瓦的输送成本。下面将会讨论这个问题。
5. 光能转换效率偏低。和传统能源（矿物能源，石油，水能，原子能，等）的转换效率相比，光伏能量的转换效率不能令人满意。
进入70年代后，由于2次石油危机的影响，光伏发电在世界范围内受到高度重视，发展非常迅速。从远期看，光伏发电将以分散式电源进入电力市场，并部分取代常规能源。不论从近期和从近期看，光伏发电可以作为常规能源的补充，在解决特殊应用领域，如通信、信号电源，和边远无电地区民用生活用电需求方面，从环境保护及能源战略上都具有重大的意义。光伏发电的优点充分体现在以下几个方面：
1. 充分的清洁性。（如果采用蓄电池方案，要考虑对废旧蓄电池的处理）
2. 绝对的安全性。（并网电压一般在220V以下）
3. 相对的广泛性。
4. 确实的长寿命和免维护性。
5. 初步的实用性。
6. 资源的充足性及潜在的经济性等。
第1章总体设计方案
系统包括模拟光伏电池、DC-AC变换电路、驱动电路、欠压过流保护、电压电流采样电路、系统状态显示等几个主要部分。全桥式逆变电路是核心部分，控制部分利用闭环反馈法实现输出电压的稳定，采用增量导纳法逐步调节SPWM波的调制比实现MPPT控制，采用频率跟踪法和沿触发同步跟踪法实现频率和相位的跟踪功能。当系统检测到输入欠压或输出过流动作时，通过控制继电器切断光伏电池输出，当故障解除后，系统利用试触法实自动恢复正常工作状态的功能。
图1 光伏并网模拟装置结构框图
系统主要涉及以下几部分器件的选择：
（1）DC—AC 逆变驱动方案
（2）显示模块的选择
（3）MPPT控制方案比较
（4）输入电压采集模块
（5）模数转换芯片AD的选择
1.1 DC—AC 逆变驱动方案
方案一：用DSP或FPGA产生SPWM信号驱动半桥或全桥式DC-AC变
换器，经输出LC滤波后得到逆变信号。此方案的缺点在于SPWM控制为开环，在功率电源和负载变化时难以保重波形的失真度满足题目要求。
方案二：采用硬件技术，分别产生三角波和正弦波，用以产生SPWM波形。此方案设计思路简单，实现的SPWM波形占空比从0到100%可调，但是该方案实现复杂。
方案三：使用8位单片机C8051F020
它是Silicon Laboratories生产得一种完全集成的混合信号系统级MCU芯片，具有64个数字I/O引脚，（C8051F020）是一种增强型得51单片机系列。它具有高速、流水线结构的8051兼容的CIP-51内核（可达25MIPS），，高速、非侵入式的在系统调试接口（片内），真正12 位（C8051F020）100ksps的8通道ADC，并且片内的ADC可以实现单端输入或者是差分方式，这样就可以很方便的采集到电压差。带PGA和模拟多路开关，真正8位500ksps的ADC，带PGA和8
通道模拟多路开关，两个12 位DAC，具有可编程数据更新方式，64K字节可在系统编程的FLASH 存储器，4352（4096+256）字节的片内RAM，可寻址64K 字节地址空间的外部数据存储器接口，硬件实现的SPI、SMBus/ I2C和两个UART 串行接口，5个通用的16位定时器，具有5个捕捉/比较模块的可编程计数器/
定时器阵列，片内看门狗定时器、VDD 监视器和温度传感器，具有片内VDD 监视器、看门狗定时器和时钟振荡器的C8051F020/1/2/3 是真正能独立工作的片上系统。
综上所述：C8051F020能产生所需的SPWM波形驱动所需的电路而且本系统就是利用C8051F020作为控制器，故选用方案三。
1.2 显示模块的选择
图形点阵液晶显示模块具有信息丰富(可显示汉字、字符、曲线、图形) 、功耗低、体积小、质量轻、寿命长、不产生电磁辐射污染等优点，因而是单片机系统理想的显示器件。
而我们采用的OCM4X8C是128×64点阵的中文图文液晶显示器模块。该模块的内部由于含有国标一级简体字库，使得汉字的显示异常方便；同时，该模块的硬件接口与单片机的硬件接口电路教为简单。OCM4X8C主要特点及引脚定义如下。
OCM4X8C是具有串/并接口，具内部含有中文字库的图形点阵液晶显示模块。该模块的控制/驱动器采用台湾矽创电子公司的ST7920，因而具有较强的控
制显示功能。OCM4X8C的液晶显示屏为128×64点阵，可显示4行、每行8个汉字。为了便于简单、方便地显示汉字，该模块具2Mb的中文字型CGROM，该字型ROM中含有8192个16×16点阵中文字库；同时，为便于英文和其它常用字符的显示，具有16Kb的16×8点阵的ASCII字符库；为便于构造用户图形，提供了一个64×256点阵的GDRAM绘图区域，且为了便于构造用户所需字型，提供了4组16×16点阵的造字空间。利用上述功能，OCM4X8C可实现汉字、ASCII码、点阵图形、自造字体的同屏显示。为便了和多种微处理器、单片机接口，模块提供4位并行、8位并行、2线串行、3线串行多种接口方式。
该模块具有2.7～5.5V的宽工作电压范围，且具有睡眠、正常及低功耗工作模式，可满足系统各种工作电压及便携式仪器低功耗的要求。液晶模块显示负电压，也由模块提供，从而简化了系统电源设计。模块同时还提供LED背光显示功能。除此之外，模块还提供了画面清除、游标显示/隐藏、游标归位、显示打开/关闭、显示字符闪烁、游标移位、显示移位、垂直画面旋转、反白显示、液晶睡眠/唤醒、关闭显示等操作指令。
OCM4X8C具有串/并多种接口方式，方便了模块与各种单片机、微处理器的连接。
第一种，4/8位并行接口方式。当模块的PSB脚接高电平时，模块即进入并行接口模式。在并行模式下可由功能设定指令的“DL”位来选择8位或4接口方式，主控制系统将配合“RS”、“RW”、“E”DB0～DB7来完成指令/数据的传送，其操作时序与其它并行接口液晶显示模块相同。
第二种，2/3线串行接口方式。当模块的PSB脚接低电平时，模块即进入串行接口模式。串行模式使用串行数据线SID与串行时钟线SCLK来传送数据，即构成2线串行模式。OCM4X8C还允许同时接入多个液晶显示模块以完成多路信息显示功能。此时，要利用片选端“CS”构成3线串行接口方式，当“CS”接高电位时，模块可正常接收并显示数据，否则模块显示将被禁止。通常情况下，当系统仅使用一个液晶显示模块时，“CS”可连接固定的高电平。⑤“RE”为基本指令集与扩充指令集的选择控制位。当变更“RE”后，以后的指令集将维持在最后的状态，除非再次变更“RE”位，否则使用相同指令集时，无需每次均重设“RE”位。
本系统主要利用OCM4X8C的3线串行接口方式工作。OCM4X8C模块的PSB脚接低电平，模块处于串行接口模式。串行模式使用串行数据线SID与串行时钟线SCLK来传送数据。单片机的P1.5口接液晶模块的SCLK 引脚。P1.6口接SID引脚。利用P1.7口控制片选端“RS”构成3线串行接口方式，此时OCM4X8C允许同时接入多个液晶显示模块以完成多路信息显示功能。当“RS”
接高电位时，模块可正常接收并显示数据，否则模块显示将被禁止。通常情况下，当系统仅使用一个液晶显示模块时，“RS”可连接固定的高电平。
单片机与液晶模块之间传送1字节的数据共需24个时钟脉冲。首先，单片机要给出数据传输起始位，这里是以5个连续的“1”作数据起始位，如模块接收到连续的5个“1”，则内部传输被重置并且串行传输将被同步。紧接着，“RW”位用于选择数据的传输方向(读或写)，“RS”位用于选择内部数据寄存器或指令寄存器，最后的第8位固定为“0”。在接收到起始位及“RW”和“RW”的第1个字节后，下一个字节的数据或指令将被分为2个字节来串行传送或接收。数据或指令的高4位，被放在第2个字节串行数据的高4位，其低4位则置为“0”；数据或指令的低4位被放在第3个字节的高4位，其低4位也置为“0”，如此完成一个字节指令或数据的传送。需要注意的是，当有多个数据或指令要传送时，必须要等到一个指令完成执行完毕后再传送下一个指令或数据，否则，会造成指令或数据的丢失。这是因为液晶模块内部没有发送/接收缓冲区。
1.3 MPPT控制方案
方案一：扰动观测法（P&O）。其原理是每隔一定的时间增加或者减少电压，并观测其后的功率变化方向，来决定下一步的控制信号。
方案二：增量电导法（INC）。对光伏电池的电压和电流进行采样，通过比较光伏电池的电导增量和瞬间电导来改变控制信号。
方案二和方案一均是通过扰动逐步使光伏电池逼近最大功率点，但方案二较方案一更具优势，其避免了扰动观测法的盲目性，控制精确，响应速度快，且光伏电池的输出电压能平稳追随环境的变化，稳态振荡小，故选用方案二。
1.4 输入电压采集模块
方案一：霍尔电压互感器采集方案。使用霍尔电压型传感器，可以实现
隔离的采集电压，采集电压精确、实时。但是这主要应用于实际发电系统中的
高压采集。而本题中的模拟光伏发电装置的输入电压端为30V左右，一般的霍
尔电压型传感器使用在高电压的场合，因此我们放弃此方案
方案二：使用电阻分压采集方案，由于输入的电压不高，使用高阻值的
电阻进行分压，得到一个较小的电压，送入A/D进行采集。这种方案，简单易
行，容易进行程序的控制，而且不会担心接入其它元件对电路中电流电压产生影响。而且经过计算，使用电阻分压的采集方案，消耗的功率要小于使用霍尔电压互感器的方案。因此，在本题的模拟光伏发电装置中，我们使用此方案。
1.5 模数转换芯片AD的选择
方案一：选择外部A/D
选择TI公司生产的TL2543,该芯片是TI公司生产的转换精度为12为的串行模数转换芯片。控制电路简单，仅需要d_in、d_out、cs、clk四个通道就可以实现控制，外围电路简单。但是在选用TLC2543的时候，需要为其制作专门的基准电源，并且制作TLC2543的电路板极其需要注意电磁干扰问题，稍有不慎就会造成转换数据的波动，为了尽量避免转换数据的波动造成的电路状态不稳定，放弃此方案。
方案二：选择内部ADC0
C8051F020内部带有两个模数转换功能单元，分别是12位的ADC0和8位的ADC1。12位的ADC0转换速率可以达到100ksps，8为的ADC1更是可以达到500ksps，在本系统中主要是要求的数据转换精度，对速度的要求不是很高，因此选择内部的ADC0，于采用外部模数转换芯片相比，不仅仅有利于增加电路的稳定性和提高电路状态的可靠性，而且可以降低整个系统的功率损耗，尽最大可能的将功率输送给外部负载。
综上所述，选择内部ADC0作为模数转换模块。
第2章硬件系统的设计
2.1 系统整体原理框图
图2.1 光伏并网模拟装置结构框图
系统包括模拟光伏电池、DC-AC变换电路、驱动电路、欠压过流保护、电压电流采用电路、系统状态显示等几个主要部分。全桥式逆变电路是核心部分，控制部分利用闭环反馈法实现输出电压的稳定，采用增量导纳法逐步调节SPWM波的调制比实现MPPT控制，采用频率跟踪法和沿触发同步跟踪法实现频率和相位的跟踪功能。当系统检测到输入欠压或输出过流动作时，通过控制继电器切断光伏电池输出，当故障解除后，系统利用试触法实自动恢复正常工作状态的功能。
2.2系统各模块的设计及参数计算
2.2.1 控制器
控制器采用Silicon Laboratories的C8051F020系列单片机。该单片机与MCS51单片机完全兼容。C8051F020器件是完全集成的混合信号系统级MCU
芯片，具有64个数字I/O引脚（C8051F020）。高速、流水线结构的8051兼容的CIP-51内核（可达25MIPS）全速、非侵入式的在系统调试接口（片内），真正12位（C8051F020/1）或10位（C8051F022/3）、100 ksps的8通道ADC，带PGA 和模拟多路开关真正8位500 ksps的ADC，带PGA和8通道模拟多路开关两个12位DAC，具有可编程数据更新方式64K字节可在系统编程的FLASH存储器4352（4096+256）字节的片内RAM可寻址64K字节地址空间的外部数据存储器接口硬件实现的SPI、SMBus/ 2I C和两个UART串行接口5个通用的16位定时器具有5个捕捉/比较模块的可编程计数器/定时器阵列。片内看门狗定时器、VDD监视器和温度传感器，具有片内VDD 监视器、看门狗定时器和时钟振荡器的C8051F020 是真正能独立工作的片上系统。所有模拟和数字外设均可由用户固件使能/禁止和配置。FLASH 存储器还具有在系统重新编程能力，可用于非易失性数据存储，并允许现场更新8051 固件。片内JTAG调试电路允许使用安装在最终应用系统上的产品MCU进行非侵入式（不占用片内资源）、全速、在系统调试。该调试系统支持观察和修改存储器和寄存器，支持断点、观察点、单步及运行和停机命令。在使用JTAG调试时，所有的模拟和数字外设都可全功能运行。每个MCU都可在工业温度范围（-45℃到+85℃）内用2.7V-3.6V的电压工作。端口I/O、/RST 和JTAG 引脚都容许5V的输入信号电压。
对于本设计，单片机的I/O口和存储器足够，无需外扩I/O口和存储器，故只要做出单片机的最小系统板即可，在该系统板上仅仅做了它的供电电源，晶振和I/O口插脚。C8051f020的最小系统PCB图如图2.2.1所示：
图2.2.1 C8051F020最小系统PCB布线图
2.2.2 MPPT 的控制方法与参数计算
1）实现MPPT 的算法采用增量电导法，简称IncCond 法。对于光伏阵列某一固定P-U 曲线如图2所示，在其最大值P m 处的斜率为零，所以有：
dU dI U I dU U I d dU dP //)(/?+=?==0，即U I dU dI //-= （1）
当U=U m 时，有dU dP /=0；当U>U m 时，有dU dP /<0；当U0。
即： U I dU dI //->(U
U I dU dI //-<(U>U m ) （3）
U I dU dI //-=(U=U m ) （4）
可以根据dU dI /与U I /-之间的关系来调整工作电压而达到MPPT 的目的。 当dU=0时，光伏电池的工作点电压没变，此
时外界条件可能会发生变化，导致工作点在不同的
输出特性曲线之间转移。若dI=0，说明外界条件没
有变化，仍工作于最大功率点；若dI>0，说明工作
点向功率增大的方向变化，输出特性曲线上移，原
来的工作点位于当前最大功率点的左侧，此时应增
大电压，即增加SPWM 波的调制比α；反之，若dI<0，应增大调制比α。
图2 光伏电池P-U 曲线
当U I dU dI //->时，说明工作点正处于最大功率点的左侧，应该继续增大工作电压，即增加SPWM 波的调制比α，反之，若U I dU dI //-<，则应减小调制比α，若U I dU dI //-=，则维持在最大功率点。
2）扰动步长Δα的调整。
要准确快速的实现MPPT 功能，Δα的设置很关键，设置过大，会导致跟踪过程可能跨越最大功率点，使工作点在P m 点处震荡，甚至始终无法达到最大功率
点；Δα过小，会导致跟踪速度减慢，系统的动态效应差，且可能不满足题目指标。本系统采用可变扰动步长Δα，根据每次I 、U 测量和计算的结果不断调整步长Δα，当工作点离最大功率点较远时，增大Δα，使工作点电压变化加快，当工作点在最大功率点附近时，减小Δα，减少震荡。Δα的确认可采用模糊控制法。
2. 同频、同相的控制方法与参数计算
①频率跟踪的实现 使用过零比较电路，使用单片机的定时器和计时器进行计数，获得参考信号源的频率，然后调整SPWM 波的占空比，使得输出波形的频率和参考信号源的频率一致，实现频率的跟踪。
②相位跟踪的实现使用过零比较电路，对将变压器端得反馈电压和参考信号源的相位进行比较，根据相位差的值，调整SPWM脉宽产生的时间，从而实现相位的同步。
2.2.3 同频、同相的控制方法与参数计算
1）同频的控制方法与参数计算
我们采用频率跟踪法来实现参考信号与反馈信号的同频控制。在频率跟踪法中，我们采用测周期法来测量参考电压的频率。
①将参考信号作为门限，在FPGA中用计数器记录在此门限内的FPGA时钟脉冲数N，从而确定参考信号的频率fx＝fo/N，其中fo为FPGA的时钟频率为40M，当选定高频时钟脉冲而被测信号频率较低时可以获得很高的精度。
由于参考信号与时钟信号的上升沿（或下降沿）不能保证同步，因而此方法存在的量化误差为一个基准信号周期To，测量相对误差为：δ＝To/Txδ<10-5。
②当测得参考信号的频率f后，调节DDS使其输出正弦调制信号频率为f，则DC-AC的输出电压的频率为f，因为变压器三绕组上信号同频，故反馈信号的频率为f，即实现参考信号与反馈信号同相。本测频跟踪法是一种实时测量。
2）同相的控制方法与参数计算
我们采用沿触发同步跟踪法，其包括沿触发和相位补偿两部分。对参考信号进行过零比较获得方波信号，以其过零点上升沿作为触发信号读取正弦波表零地址进行SPWM波的调制，则逆变器输出端电压与参考信号同相，又在负载端接线性负载时，变压器三绕组上信号基本同相，且当负载端接非线性负载时，变压器三绕组上信号有相位差，差值极小，即参考信号与反馈信号存在一定范围内的相位差，故可利用软件算法在小范围内进行相位补偿，则可快速实现同相控制。
此相位补偿是依据参考信号与反馈信号有一较小范围的相位差而采用的快速补偿法。我们可根据这一范围大致得出SPWM控制波中正弦调制波应改变的相移大小，进而有方向的调节DDS输出信号的相位值进行相位补偿而实现同相。
2.2.4 提高效率的方法
该系统内部的损耗主要集中在变压器、开关管等器件，因此，做好这些器件的吸收缓冲电路和正确的参数选择是提高此系统效率的有效途径。实现方案是：（1）在开关管后加RC吸收缓冲回路。合理的吸收缓冲回路，不但降低了功率器件的浪涌电压和浪涌电流，而且还降低了器件的开关损耗和电磁干扰，避免了器件的二次击穿。
（2）选择导通电阻小的开关管，减小开关管的导通损耗。我们采用IRF540Z,它是功率MOSFET管，其RDS≤77mΩ,导通压降小，开关速度快。
（3）选择合适的SPWM 载波频率。开关管的导通损耗会随着系统的工作频率的增大而增大，为降低开关损耗，同时又避开音频噪声，选取SPWM 载波频率30KHz 。
2.2.5 滤波参数计算
SPWM 波形中所含的谐波主要是载波角频率ω及其奇次谐波。本系统采用载波频率为30kHz ，远大于调制信号角频率，滤波较易实现。系统中逆变器输出频率为45~55Hz ， LC 滤波器截止频率)2/(1LC f π=，元件参数取L=1mH ，C=10μF ，计算截止频率为1.59kHz ，满足设计要求。
2.2.6 全桥逆变电路
逆变电路拓扑选择全桥电路，使用双极性SPWM 进行控制，输出正弦波形。全桥逆变电路如图2.2.6 所示，由两个功率MOSFET 组成的桥臂加上一个LC 滤波器组成。
由此系统知MOSFET 管漏源两端的最大电压为60V ，直流母线上的最大电流为3A 。故我们选用N 沟道功率MOSFET 管IRF540，它具有开关速度快、导通电阻小、栅极电容小和无二次击穿等显著特点。其耐压100V ，漏极最大电流28A ，导通电阻为0.077Ω，栅极电容为1700PF ，充分满足题目要求。另外选用IR2110作为半桥驱动芯片，它具有自举浮动电源，最大驱动电流2A ，驱动电压10-20V,能驱动的最大直流母线电压为500V,最大工作频率500KHz ，具有电源欠压保护关断逻辑和低压延时封锁功能。VD1、VD2采用肖特基二极管，加快充放电速度，并采用RC 缓冲吸收回路对MOSFET 管进行保护。
图2.2.6 全桥逆变电路
在小功率场合，功率MOSFET以其更快的开关速度和更小的通态损耗而受到青睐。本系统即采用功率MOSFET作为全桥逆变电路的功率开关。
逆变桥每个MOSFET承受的最大电压理论上为电源电压，考虑到硬开关过程不可避免的电压过冲，需要留一定裕量，取1.5倍电源电压，即
U=
1.590V
S
I±，此时开关管流过最大电流约为题目要求过流保护点=1.50.2A
o
1.52 4.24A
?=
根据上述条件，并尽量减小通态损耗和成本，我们选择了IRF540，IRF540的源漏极击穿电压为100V，源漏极可流过最大电流28A（Tc=25℃），符合要求，且通态电阻只有0.077Ω，导通损耗很小。滤波电感采用环形铁硅铝磁芯绕制。
2.2.7 开关管驱动电路
功率MOSFET的驱动电路选用IR公司的芯片IR2110，电路如图2.2.7所示。相比与用分立元件搭的驱动电路，选用IR2110芯片构成的驱动电路外围电路简单，可以驱动一个桥臂上下两个功率MOSFET，可靠性高。
图2.2.7 开关管驱动电路
IR2110是美国国际整流器公司(International Rectifier Company )利用自身独有的高压集成电路及无门锁C M O S 技术, 于19 90 年前后开发并投放市场的大功率M O S F E T 和IG B T 专用驱动集成电路, 已在电源变换、马达调速等功率驱动领域中获得了广泛的应用。该电路芯片体积小(DIP1 4 ) ,集成度高(可驱动同一桥臂两路) , 响应快( ton /tof= 120/94 n s ) , 偏值电压高(< 600 V ) , 驱动能力强, 内设欠压封锁, 而且其成本低, 易于调试, 并设有外部保护封锁端口。尤其是上管驱动采用外部自举电容上电, 使得驱动电源路数目较其他IC 驱动大大减小。对于发射机的4 管构成的全桥电路,采用2 片IR 2110 驱动2 个桥臂, 仅需要一路10 一
20 V 电源, 从而大大减小了控制变压器的体积和电源数目, 降低了产品成本, 提高了系统的可靠性。
2.2.8 电压信号调理电路
输出交流电压调理电路如图2.2.8所示，用两片LF353运放组成了一个仪用放大器，将经分压电阻网络采样过来的交流电压放大，偏置后送入C8051F020的AD口。
图2.2.8 输出交流电压调理电路
LF353的总体电路设计还是比较简洁的，此类拓扑在目前的功率运算放大器设计中是主流：输入放大级是由两只Ｐ沟道ＪＦＥＴ组成的共源极差分电路，并且用镜像恒流源做负载来提高增益；在输入差分放大级和主电压放大级之间是一个由射极跟随器构成的电流放大级，用来提高主电压放大级的输入阻抗和共源极差分电路的负载增益；主电压放大级是一个简单的单级共射极放大电路，为了保证放大器的稳定性，在主电压放大级的输出端到输入差分放大级的输出端加入了一个电容补偿网络，跟补偿电容并联的二极管保证单级共射极放大电路构成的主电压放大级不进入饱和状态工作；输出电流放大级是ＮＰＮ和ＰＮＰ构成的互补射极跟随器，两个１００Ω的电阻用来定输出电流放大级的静态电流，２００Ω的电阻用来限制输出短路电流。
2.2.9 电流信号调理电路
电感电流调理电路如图 2.2.9（1）所示。电感电流先由电流互感器转换为电压信号，然后经过该电路放大，偏置后送入C8051F020的AD口。
图2.2.9（1）电感电流调理电路
参考正弦波整形电路如图2.2.9（2）所示，该电路将参考正弦波整成方波，然后送给C8051F020的eCAP模块用来实现同频同相算法。
图2.2.9（2）参考正弦波整形电路
非晶硅太阳能电池研究毕业论文
非晶硅太阳能电池 赵准 （吉首大学物理与机电工程学院，湖南吉首 416000） 摘要：随着煤炭、石油等现有能源的频频告急和生态环境的恶化．使得人类不得不尽快寻找新的清洁能源和可再生资源。其中包括水能、风能和太阳能，而太阳能以其储量巨大、安全、清洁等优势使其必将成为21世纪的最主要能源之一。太阳是一个巨大的能源，其辐射出来的功率约为其中有被地球截取，这部分能量约有的能量闯过大气层到达地面，在正对太阳的每一平方米地球表面上能接受到1kw左右的能量。 目前分为光热发电和光伏发电两种形式。太阳能热发电是利用聚光集热器把太阳能聚集起来，将一定的工质加热到较高的温度（通常为几百摄氏度到上千摄氏度），然后通过常规的热机动发电机发电或通过其他发电技术将其转换成电能。光伏发电是利用界面的而将光能直接转变为电能的一种技术。目前光—电转换器有两种：一种是光—伽伐尼电池，另一种是光伏效应。由一个或多个太阳能电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件，将光伏组件串联起来再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。因为光伏发电规模大小随意、能独立发电、建设时间短、维护起来也简单．所以从70年代开始光伏发电技术得到迅速发展，日本、德国、美国都大力发展光伏产业，他们走在了世界的前列，我国在光伏研究和产业方面也奋起直追，现在以每年20％的速度迅速发展。 关键词：光伏发电；太阳能电池；硅基太阳能电池；非晶硅太阳能电池
1.引言 1976年卡尔松和路昂斯基报告了无定形硅（简称a一Si）薄膜太阳电他的诞生。当时、面积样品的光电转换效率为2．4％。时隔20多年，a一Si太阳电池现在已发展成为最实用廉价的太阳电池品种之一。非晶硅科技已转化为一个大规模的产业，世界上总组件生产能力每年在50MW以上，组件及相关产品销售额在10亿美元以上。应用范围小到手表、计算器电源大到10Mw级的独立电站。涉及诸多品种的电子消费品、照明和家用电源、农牧业抽水、广播通讯台站电源及中小型联网电站等。a一Si太阳电池成了光伏能源中的一支生力军，对整个洁净可再生能源发展起了巨大的推动作用。非晶硅太阳电他的诞生、发展过程是生动、复杂和曲折的，全面总结其中的经验教训对于进一步推动薄膜非晶硅太阳电池领域的科技进步和相关高新技术产业的发展有着重要意义。况且，由于从非晶硅材料及其太阳电池研究到有关新兴产业的发展是科学技术转化为生产力的典型事例，其中的规律性对其它新兴科技领域和相关产业的发展也会有有益的启示。本文将追述非晶硅太阳电他的诞生、发展过程，简要评述其中的关键之点，指出进一步发展的方向。 2.太阳能电池概述 .太阳能电池原理 太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应把光能转化成电能的装置。太阳能电池以光电效应工作的结晶体太阳能电池和薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的湿式太阳能电池则还处于萌芽阶段。太阳能电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏特效应。所谓光生伏特效应就是当物体受到光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。 为了理解太阳能电池的运做，我们需要考虑材料的属性并且同时考虑太阳光的属性。太阳能电池包括两种类型材料，通常意义上的P型硅和N型硅。在纯净的硅晶体中，自由电子和空穴的数目是相等的。如果在硅晶体掺杂了能俘获电子的硼、铝、镓、铟等杂质元素，那么就构成P型半导体。如果在硅晶体面中掺入能够释放电子的磷、砷、锑等杂质元素，那么就构成了N型半导体。若把这两种半导体结合在一起，由于电子和空穴的扩散，在交接面处便会形成PN结，并在结的两边形成内建电场。太阳光照在半导体 p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n 区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应，也是太阳能电池的工作原理。 太阳能电池种类 太阳能电池的种类有很多，按材料来分，有硅基太阳能电池（单晶，多晶，非晶），化合物半导体太阳能电池（砷化镓（GaAs），磷化铟（InP），碲化镉（CdTe）, 铜铟镓硒（CIGS）），有机聚合物太阳能电池(酞青，聚乙炔)，染料敏化太阳能电池，纳米晶太阳能电池；按结构来分，有体结晶型太阳能电池和薄膜太阳能电池。
太阳能光伏发电系统_毕业论文
毕 业 论 文 题目太阳能光伏发电系统 学院 __________江西太阳能科技职业学院___ 专业 _________光伏发电技术及应用___ __
摘要 本系统采用C8051F020为控制核心，实现了模拟太阳能光伏发电系统的功能。该系统主要通过太阳能储蓄电能，通过正弦波脉宽调制技术（SPWM）控制全桥逆变将直流电变为交流电，再经过变压器将电压变为所需的电压。该系统具有最大功率追踪（MPPT），输出电压与给定参考电压频率、相位同步，欠压、过流保护，欠压保护的自动恢复等功能，且具有LCD屏幕显示功能。 关键词：C8051F020 SPWM MPPT 欠压过流保护 Abstract This system uses C8051F020 simulation of solar photovoltaic power generation system to control the core functions. The system is mainly electricity through the solar savings by sinusoidal pulse width modulation (SPWM) control full-bridge inverter direct current into alternating current, and then through the transformer voltage into the required voltage. The system has the maximum power point tracking (MPPT), output voltage with a given reference voltage frequency and phase synchronization, undervoltage, overcurrent protection, undervoltage protection, automatic recovery, and the LCD screen display Keywords：C8051F020 SPWM MPPT Under-voltage over-current protection
光伏控制系统毕业论文
光伏控制系统论文 目录 设计总说明 ............................................................... I III 1 绪论 (1) 1.1 太阳能光伏发电的研究背景 (1) 1.2 太阳能光伏发电发展历程与现状 (1) 1.3 太阳能光伏发电系统介绍 (2) 2 太阳能光伏发电并网装置 (3) 2.1 太阳能光伏并网装置总体功能描述 (3) 2.2 各电路模块在并网装置中的作用 (3) 2.2.1 主电路模块 (3) 2.2.2 驱动电路 (4) 2.2.3 采样电路 (4) 2.3 控制系统在并网装置中的作用 (4) 3 控制系统的硬件设计 (5) 3.1 控制系统的方案选择 (5) 3.2 器件介绍 (6) 3.2.1 dsPIC30F6010A介绍 (6) 3.2.2 MC54HC244介绍 (14)
3.2.3 TLP521介绍 (14) 3.2.4 2SC0108T介绍 (15) 3.3控制电路功能描述 (16) 3.3.1PWM输出电路 (17) 3.3.2 SPWM输出电路 (18) 3.3.3 短路保护电路 (19) 3.3.4 最大功率点跟踪（MPPT） (20) 3.4硬件电路小结 (21) 4 控制系统的软件设计 (22) 4.1 编程要求 (22) 4.2 编程环境 (22) 4.3 指令介绍 (26) 4.4 端口选择 (26) 4.5 程序算法和流程图 (29) 4.5.1 PWM波算法与流程图 (29) 4.5.2 SPWM波算法与流程图 (30) 4.6 软件设计小结 (42) 5 结论 (44) 参考文献 (48) 致谢 (49) 附录A (50) 附录B (52)
基于单片机的太阳能充电器的设计毕业设计(论文)
毕业论文声明 本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者（签名）： 年月
关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名：日期： 指导教师签名：日期：
光伏毕业论文参考
目录摘要1 ABSTRACT 2 1 绪论3 2 太阳能光伏电源系统的原理及组成4 2.1 太阳能电池方阵4 2.1.1 太阳能电池的工作原理5 2.1.2 太阳能电池的种类及区别5 2.1.3 太阳能电池组件5 2.2 充放电控制器6 2.2.1 充放电控制器的功能7 2.2.2 充放电控制器的分类7 2.2.3 充放电控制器的工作原理8 2.3 蓄电池组9 2.3.1 太阳能光伏电源系统对蓄电池组的要求9 2.3.2 铅酸蓄电池组的结构10 2.3.3 铅酸蓄电池组的工作原理10 2.4 直流-交流逆变器11 2.4.1 逆变器的分类11 2.4.2 太阳能光伏电源系统对逆变器的要求12 2.4.3 逆变器的主要性能指标12 2.4.4 逆变器的功率转换电路的比较14 3 太阳能光伏电源系统的设计原理及其影响因素16 3.1 太阳能光伏电源系统的设计原理17 3.1.1 太阳能光伏电源系统的软件设计17 3.1.2 太阳能光伏电源系统的硬件设计19 3.2 太阳能光伏电源系统的影响因素20 4 总结21 致谢参考文献 摘要 光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上蓄电池组，充放电控制器，逆变器等部件就形成了光伏发电装置。本文首先介绍了太阳能光伏电源系统的原理及其组成，初步了解了光生伏打效应原理及其模块组成，然后进一步研究各功能模块的工作原理及其在系统中的作用，最后根据理论研究成果，利用硬件和软件相结合的方法设计出太阳能光伏电源系统，以及研究系统的影响因素。 关键词：光生伏特效应；太阳能电池组件；蓄电池组；充放电控制器；逆变器
太阳能发电系统毕业设计
太阳能发电系统设计 1引言 从“蒸汽机”到“电动机”的一系列动力技术发明，人们逐渐认识到，能 源技术的革新带动人类社会日益进步，对社会发展起着巨大的推动作用。但至今所采用的化石燃料能源带给人类文明与进步的同时，却因能源需求消耗的大幅提高以及随之而来的环境污染，形成了巨大的能源缺口，同时给环境造成巨大灾难。目前，油气资源的供不应求已成为我国经济发展的瓶颈，电力供应不容乐观，天然气用量迅速增长…… 最新的资料表明太阳光的充分利用，是最清洁，环保，取之不尽的可再生能源。 太阳能的利用 我国太阳能资源丰富，陆地每年接受的太阳辐射能，相当于2.431012tce，2/3国土面积的太阳能总辐射量超过0.6MJ/m2。如果将太阳能源充分加以利用，不仅有可能节省大量常规能源，而且有可能在某些区域完全利用太阳能采暖。 目前，太阳能利用主要有两个途径，即光热和光伏。光伏是根据光生伏特效应原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。光伏发电在太阳能利用上是主流，前景好。 太阳能原理 太阳能电池发电的原理是基于半导体的光电效应，即一些半导体材料受到光照时，载流子数量会剧增，导电能力随之增强，这就是半导体的光敏特性。 在晶体中电子的数目总是与核电荷数相一致，所以P(N)型硅对外部来 说是电中性的。若将P(N)型硅放在阳光下照射，仅是被加热，外部看不出 变化。但内部通过光的能量，电子从化学键中被释放，由此产生电子－空 穴对，但在很短的时间内（在μS范围内）电子又被捕获，即电子和空穴 “复合”。 1 / 20
当 P 型和 N 型半导体结合在一起时，在两种半导体的交界面区域里 会形 成一个特殊的薄 层，界面的 P 型一侧 带负电，N 型一侧带正电 。这是由于 P 型半导体多空穴，N 型半导体多自由电子，出现了浓度差。N 区的电 子会扩 散到 P 区，P 区的空穴会扩散到 N 区，一旦扩散就形成了一 个由 N 指向 P 的 “内 电场”， 从而阻止扩散 进行。达到 平衡后，就形 成了这样一 个特殊的 薄层形成电势差，这就是 P －N 结。 至 今为 止，大多 数太阳能 电池厂家都是 通过扩散工艺， 在 P 型硅片 上形成 N 型区 ，在两个 区交界就 形成了一个 P －N 结（即 N+ ／P ）。太 阳能电池的基本结构就是一个大面积平面 P －N 结） 如果光线照射在太阳能电池上并且光在界面层被吸收，具有足够能量的 光子能够在 P 型硅和 N 型硅中将电子从共价键中激发，以 致产生 电子－空 穴对。界面层附近的电子和空穴在复合 晶片受光过程中，空穴(电子)往 P(N)区移 之 前，将 通过空 间电荷 的电 场作用 被 相互分离。电子 向带正 电的 N 区 和空 穴向带负电的 P 区运动。通过界 面层 晶片受光后，空穴(电子)从 P(N)区正(负)电极流出 产生 一个向外 的可测试的电 压。通过光 照在界面层 产生的电 子－ 空穴对越 多， 电流越大 。界面层吸收 的光能越多 ，界面层即 电池面积 越大，在太 阳 能电池中形成的 电流也 越大。 此即为光生伏特效应。 光伏系统 光伏系统是利用太阳电池组件和其他辅助设 备将太阳能转换成电能的系统。一般分为独立系 统、并网系统和混合系统。 白天，在光照条件下，太阳电池组件产生一 定的电动势，通过组件的串并联形成太阳能电池方阵，使得方阵电压达到系统输 入电压的要求。再通过充放电控制器对蓄电池进行充电，将由光能转换而来的电 能贮存起来。晚上，蓄电池组为逆变器提供输入 电，通过逆变器的作用，将直流电转换成交流电， 2 / 20 的电荷分离，将在 P 区和 N 区之间
太阳能发电原理及应用论文
太阳能发电原理及应用 指导老师： 关键词：半导体，蓄电池，光伏充电控制器 摘要：本文介绍了由本人所构想的一种新型干电池，由目前比较成熟的太阳能发电系统所得到灵感经过一定的理论分析和创造所发明的一种新型干电池。主要由太阳能半导体，蓄电池，光伏充电控制器构成。太阳能半导体产生“光生电流”，“光生电流”储存在蓄电池内，需要时通过电路释放出来，而光伏充电控制器则连接在半导体与蓄电池之间可以控制太阳能电池的输出电压, 可以保护电池不被过充, 同时, 也晚上太阳能电池不发电时, 防止蓄电池的电倒流。 正文 引言 我国是电池生产和消费大国，去年电池的产量和消费高达140亿只，占世界总量的1/3。平均每人每年3.5枚。但我国目前的废旧电池的回收情况却令人非常担忧。据有关部门统计，北京市每年消耗2亿只电池，共计6000吨，1999年回收了60吨，回收率仅为1％，2005年的回收率也只有5％，回收量实在是微乎其微。上海市每年小号电池约4.5亿节，但每年回收量约50吨，不足每年耗量的1％，最近，来自上海市环保部门的一份报告显示，含铅最多的铅蓄电池回收率也比较低，150万只报废电瓶四处抛散。所以我就想到了太阳能干电池，太阳能干电池所耗太阳能无限可再生和零排放能源，对当地环境没有影响，可重复使用对于偏于地区手电筒照明，个类儿童玩具，各类家用遥控器。 一方案设计 发电原理：硅原子的外层电子壳层中有4个电子。在太阳辐照时，会摆脱原子核的束缚而成为自由电子，并同时在原来位置留出一个空穴。电子带负电；空穴带正电。在纯净的硅晶体中，自由电子和空穴的数目是相等的。如果在硅晶体中搀入能够俘获电子的3价杂质，如：硼，鋁，镓或铟等，就成了空穴型半导体，简称p型半导体。如果在硅晶体中搀入能够释放电子的磷，砷，或锑等5价杂质，就成了电子型半导体，简称n型半导体。 p-n结内建电场：
单晶硅的制备及其太阳能电池中的运用本科毕业论文
2015届毕业论文（设计） 论文（设计）题目 单晶硅的制备及其在太阳能电池中的运用 子课题题目无 所属院系物理科学与技术系 专业年级物理学2班 2015年5月
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
太阳能发电技术论文
太阳能发电技术论文 摘要：太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点，在长期的能源战略中具有重要地位。我们对太阳能的利用大致可以分为光热转换和光电转换两种方式，其中，光电利用（光伏发电）是近些年来发展最快，也是最具经济潜力的能源开发领域。 关键词：太阳能能源光伏发电技术 正文： 很荣幸能在这学期选修《太阳能发电技术》这门课程，这门课，我以前从没接触过，甚至根本不知道这是一门什么样的课，只是日常生活中对太阳能发电技术有些许的了解。带着对太阳能发电技术的好奇，在这学期的公共选修课里，我选择了这门课程。虽然只有短短的四周的学习时间，但感觉非常充实，对太阳能发电技术有了比较系统的了解，同时贾老师深入浅出的讲解以及对太阳能发电技术独到的见解和大量的视频教学也给我留下了深刻的印象。 能源是现代社会存在和发展的基石。随着全球经济社会的不断发展，能源消费也相应的持续增长。随着时间的推移，化石能源的稀缺性越来越突显，且这种稀缺性也逐渐在能源商品的价格上反应出来。在化石能源供应日趋紧张的背景下，大规模的开发和利用可再生能源已成为未来各国能源战略中的重要组成部分。 太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点，在长期的能源战略中具有重要地位并且得到广泛的应用。 我国的太阳能资源非常丰富，开发利用的潜力非常大。我国太阳能发电产业的应用空间也非常广阔，可以应用于并网发电、与建材结合、解决边远地区用电困难问题等。我国政府对太阳能发电产业也给予了充分的扶持，先后出台了一系列法律、政策，有力的支持了产业的发展。 就目前来说，人类直接利用太阳能还处于初级阶段，主要有太阳能集热、太阳能热水系统、太阳能暖房、太阳能发电等方式。 太阳能发电光伏技术即直接将太阳能转变成电能，并将电能存储在电容器中，以备需要时使用。 太阳能光伏发电系统原理：
毕业论文———-XX地区光伏发电系统设计说明
本科毕业论文（设计） 论文（设计）题目：XX地区光伏发电系统设计 学院：电气工程学院 专业：电气工程及其自动化 班级：电自XXX 学号： 学生： XXXX 指导教师： XXXX 20XX年 X 月XX 日
XX大学本科毕业论文（设计） 诚信责任书 本人重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。 特此声明。 论文（设计）作者签名： 日期：
目录 摘要 .............................................................. IV 英文摘要 ......................................................... IV 第一章前言 .. (1) 1.1 本设计的目的和意义 (1) 1.2 太阳能光伏发电的优缺点 (1) 1.3 国外太阳能光伏发电研究现状 (2) 第二章光伏发电系统简介 (3) 2.1 系统组成与原理 (3) 2.2光伏发电系统的分类 (4) 2.2.1离网光伏发电系统 (4) 2.2.2并网光伏发电系统 (4) 第三章 CQ地区气象和地理的相关参数 (5) 第四章设计方案及各电气设备的设计 (6) 4.1 相关参数总述 (6) 4.2 太阳能电池组件设计 (6) 4.2.1太阳能电池组件的工作原理及分类 (6) 4.2.2太阳能电池组件的相关计算 (7) 4.2.3太阳能电池组件方位角和倾斜角的设计 (8) 4.2.4太阳能电池组件安装方式以及位置场所设计 (9) 4.2.5光伏方阵前后间距与遮挡物之间的间距设计 (9) 4.3 蓄电池选型 (10) 4.3.1铅酸蓄电池简介 (10) 4.3.2蓄电池的相关计算及设计 (11) 4.4逆变器的设计 (11) 4.4直流汇流箱的设计 (13) 4.5控制器的设计 (13)
太阳能光伏发电毕业设计论文
. .. . 目录 设计总说明 ................................................................................................................... I Introduction .............................................................................................................. III 1 绪论 . (1) 1.1 太阳能光伏发电的研究背景 (1) 1.2 太阳能光伏发电发展历程与现状 (2) 1.3本文主要研究容和任务 (2) 2 光伏系统简介及光伏发电效率分析 (5) 2.1 太阳能光伏系统简介 (5) 2.1.1 光伏系统的基本组成 (5) 2.1.2 光伏系统的分类 (6) 2.2光伏电池特性分析 (7) 2.2.1太阳能电池原理及分类 (9) 2.2.2太阳能电池输出特性 (11) 2.2.3太阳能电池工程用数学模型 (12) 2.3铅酸蓄电池 (13) 铅酸蓄电池充电控制方法 (14) 2.4 影响太阳能光伏发电效率的因素 (15) 2.5提高太阳能光伏发电效率需进一步解决的问题 (18) 3 最大功率点跟踪(MPPT)的研究 (19) 3.1 最大功率点跟踪的概念 (19) ..w..
. .. . 3.2 MPPT原理 (19) 3.3 光伏系统最大功率点跟踪控制方法研究 (20) 3.3.1 定电压跟踪法(Constant Voltage Tracking，CVT) (21) 3.3.2 扰动观察法(P&O，Perturbation and observation method) (22) 3.3.3 导纳增量法 (24) 3.3.4基于梯度变步长的导纳增量法 (26) 4 DC-DC变换器的设计 (27) ..w..
太阳能发电技术论文太阳能发电原理论文
太阳能发电技术论文太阳能发电原理论文 利用太阳能的热电偶正向串联发电技术研究 [摘要] 根据热电偶传感器的测温原理逆向思维,与光电传感器串联制成光伏阵列类似,将热电偶串联产生的热电势转换为电能。测量端利用太阳能加热,参考端靠水冷却,初步研究热电势与热电偶材料 的直径、长度、补偿导线之间的关系,由此制造出的绿色发电机无污染,成本低,其结果论证了本方法的实用性与可行性。 [关键词] E型热电偶热电势补偿导线绿色发电机 一、引言 目前,能源告急,如何用绿色能源生产电能对我国可持续发展具 有很重要的现实意义,太阳能电池利用光电传感器中产生的电动势, 将其串并联得到太阳能电池阵列发电,类似地,我们利用热电偶传感 器中产生的热电动势,并将热电偶串联得到发电组件,其测量端采用 太阳能集中加热,参考端自然冷却,将来做成一种新型绿色发电机,成本有望比太阳能电池更低。本论文从此观点出发利用试验对太阳能热偶发电技术进行初步研究,通过对试验数据结果分析总结出一些规律,这对我们进一步研究新能源开发与利用十分有利。 二、热电偶的测温原理与串联 1.热电偶的测温原理 热电偶的测温原理基于热电效应。将两种不同的导体A和B连成闭合回路,当两个接点处的温度不同时,回路中将产生热电动势,又称
塞贝克效应。本论文中逆向思维,不是用于测温而是利用产生的热电动势发电,具有创新性。 2.热电偶的串联 热电偶的基本定律有中间导体定律、参考电极定律、中间温度定律。在试验前,我们根据中间温度定律、参考分度表可以对产生的热电动势进行估算。根据中间导体定律可知,加设补偿导线既不会降低热电动势,又可以节约成本,这对于实际生产具有十分重要的意义。 热电偶可串联使用,如下图2所示。但只能是同一分度号的热电偶,且参考端应在同一温度下。当热电偶正向串联,可获得较高的热电动势,其总热电动势的输出等于各热电动势输出之和,如式3,这正符合我们利用热电偶串联达到发电的目的。 三、试验过程 1.试验器材的选用 目前,我国工业上采用的4种标准化热电偶有4种分别是:镍铬-考铜(E型)、镍铬-镍铝(K型)、铂铑30-铂铑6(B型)、铂铑10-铂(S 型)。其特性曲线如图3所示,由图可知,我们选用E型最合理,这种热电偶在同等的温度差条件下产生的热电动势最大。 本次试验所选用主要材料及仪器清单如下表1所示: 2.试验数据
光伏发电系统-毕业设计
1. 引言 日常生活和社会生产都离不开能源。人们通过直接或间接利用某些自然资源得到能，因而，把具有某种形式能量资源以及由它加工或转换得到的产品统称为能源。前者叫自然能源或一次能源，如矿物燃料、植物燃料、太阳能、水能、风能、海洋能、地热能和潮汐能等，后者通常又把可再生的自然资源称为新能源，其围包括太阳能、生物质能、风能、地热能和海洋能等。矿物燃料（煤、石油、天然气等）又称为常规能源。 值得注意，几乎所有的自然资源，从广义的角度看都来自太阳能。由大气、陆地、海洋、生物等所接受的太阳能都是各种自然资源的源泉。矿物燃料是古生物长期沉积在地下形成的，它的形成源自远古的太阳能。[9]水的蒸发和凝结，风、雨、冰、雪等自然现象的动力也是靠太阳，因而水能、风能归根到底都来自太阳能。生物质能是通过光合、光化作用转化太阳辐射能取得的。由于太阳和月球对地球水的吸水作用产生潮汐能。 世界上最丰富的永久能源是太阳能。地球截取的太阳能辐射能通量为1.7ⅹ1014kW,比核能、地热和引力能储量总和还要大5000多倍。其中约30%被反射回宇宙空间；47%转变为热，以长波辐射形式再次返回空间；约23%是水蒸发、凝结的动力，风和波浪的动能，植物通过光合作用吸收的能量不到0.5%。地球每年接受的太阳能总量为1ⅹ1018kW·h。这相当于5ⅹ1014桶原油，是探明原油储量的近千倍，是世界年耗总能量的一万余倍。 太阳的能量是如此巨大，正如通常所说的“取之不尽、用之不竭”，但是太阳辐射能的通量密度较低，大气层外为1353W/m2.太通过大气层时会进一步衰减，还会受到天气、昼夜以及空气污染等因素的影响，因而，太阳能对地球又呈
晶体硅的太阳能电池设计毕业设计论文
毕业设计（论文）设计（论文）题目：基于晶体硅的太阳能电池设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
基于MPPT控制的光伏发电系统设计_本科毕业设计(论文)
本科毕业设计论文 基于MPPT控制的独立光伏发电系统设计 摘要 随着时代的发展，人类对能源的需求越来越多，新能源开发是解决能源问题的根本途径，而太阳能光伏发电正是新能源和可再生能源的重要组成部分。 本文主要研究独立光伏发电系统，它有着相当广泛的应用。独立光伏系统主要包括了光伏电池、蓄电池组、充电器和逆变器四个组成部分，本文对独立光伏系统中的最大功率点跟踪进行深入研究。本文利用光伏电池的数学模型和等效电路，在MATLAB/Simulink中建立了光伏电池的仿真模型，得到了与实际光伏电池输出特性一致的仿真曲线，为进一步研究最大功率点跟踪打下了基础。最大功率点跟踪的方法有很多，但是应用最为广泛的是扰动观察法和电导增量法，本文对自适应占空比干扰法进行了详细的分析，给出了算法设计，并建立了光伏电池的仿真模型对算法进行了仿真，仿真结果验证了算法设计的正确。 关键词：独立光伏系统，光伏电池，最大功率点跟踪
The Design of Independent Photovoltaic Power Generation System Based on MPPT Control ABSTRACT With the development of economics and technology, more and more energy is required. Researching and developing new energy is the radical method to resolve the energy problem, and the solar energy is the important composing of the new energy and the renewable energy. Research on the stand-alone photovoltaic system is the main content of this thesis. There is very comprehensive application for the stand-alone photovoltaic system. The stand-alone photovoltaic system is composed of the solar cell, storage battery, charger and inverter. Several key techniques, for instance , the MPPT(Maximum Power Point Tracking) are deeply studied in this thesis. Base on the mathematical model and the equivalent circuit, the solar cell simulation model in MATLAB/Simulink is built in order to research the MPPT, and the curve which is in accordance with the actual solar cell is attained. This work built the base for the further research on MPPT. There are many methods for MPPT, but the P&O(Perturb and Observe) method and the C.I. (Conductance incremental) method are applied most extensively, and these two methods are analyzed in detail. The algorithmic designs of the P&O method and the C.I. method are given in this thesis, and the algorithmic designs are simulated with the model of the solar cell in MATLAB/Simulink, and the result of simulation validated the correctness of the design of the two algorithms. Besides, take the P&O for instance, the factors which can affect the quality of the MPPT are discussed. KEY WORDS:Stand-alone photovoltaic system,Solar cell,MPPT
新能源发电技术论文
新能源发电技术 学院：电子信息学院 专业：电气工程及其自动化 姓名： 学号： 时间：
序论 生物质新能源是指通过生物资源生产的燃料乙醇和生物柴油，可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源开发利用的重要方向。受世界石油资源、价格、环保和全球气候变化的影响，20世纪70年代以来，许多国家日益重视生物燃料的发展，并取得了显著的成效。中国的生物燃料发展也取得了很大的成绩，特别是以粮食为原料的燃料乙醇生产，已初步形成规模。 美国科学家最新的研究成果显示，作为目前应用最广泛的两种生物燃料，生物柴油和乙醇燃料尽管比化石燃料更加优越，但不可能满足社会的能源需求。研究人员发现，即使美国种植的所有玉米和大豆都用于生产生物能源，也只能分别满足全社会汽油需求的12%和柴油需求的6%。而玉米和大豆首先要满足粮食、饲料和其他经济需求，不可能都用来生产生物燃料。在新农村建设中起到的作用来证明新农村的建设离不开生物质能的应用与发展，重点讲述了秸秆在实际应用中的途径与意义。而生物质能作为一种无污染，效益高的新性能源，生物质新能源大有可为。
新能源与生物质能 通过新能源--生物质能的概述，初步展示其性质特点。同时，结合当提出了几点对策。当下时事，论述其在新农村建设中起到的作用来证明新农村的建设离不开生物质能的应用与发展，重点讲述了秸秆在实际应用中的途径与意义。而生物质能作为一种无污染，效益高的新性能源，通过查阅相关文献了解到其发展过程中存在的主要问题进行分析研究,进而生物质能，新农村建设，秸秆应用，现状分析生物质而所谓生物质能(biomass energy )，就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源依据来源的不同，可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。 尽快全面启动替代能源战略，加快再生能源的产业化。事实上，近期已有两件大事发生：一是国家能源领导小组编制的《可再生能源发展规划》提交发改委修订，希望到2020年，可再生能源的占比能达到16%左右，该规划很快将由国务院正式下发；二是中国头号石油企业，中石油内部设立了专门的替代能源部门，专注于研究发展替代燃料，确保未来中国的能源供给。事实上，无论是能源替代还是能
(完整版)太阳能发电本科毕业设计
目录 摘要 (1) 第1章引言 (2) 1.1传统化石燃料的开发使用会带来一系列的问题 (2) 1.2太阳能具有的优点 (3) 1.3太阳能的缺点如下 (3) 1.4我国太阳能利用状况 (3) 1.5 国内外太阳能产业发展政策体系比较分析 (5) 1.5.1国外太阳能产业发展政策现状 (5) 1.5.2国外太阳能产业发展政策的成功实践 (5)
第2章太阳能光伏发电 (38) 2. 1太阳能光伏系统简介 (38) 2.1.1太阳能光伏发电的发展历史 (38) 2.2.1光伏系统基本组成 (39) 2.2.2光伏系统的分类 (40) 2.2.3光伏系统的应用 (40) 2.3 国内外光伏发电技术的发展 (41) 2.4光伏发电技术面临的问题 (43) 第3章太阳能电池 (44) 3.1太阳能电池的工作原理 (44)
32太阳能电池的分类 (45) 3.2.1按结构分类 (45) 3.2.2按材料分类 (45) 3.2.3太阳能电池新材料 (47) 3.2.4太阳能电池新工艺 (48) 3.3影响太阳能电池转换效率的主要因素 (48) 第5章结论 (49) 5.1研究总结 (50) 5.2有待深入研究的问题 (50) 5.3 进一步完善中国太阳能产业发展政策的思考 (51) 5.3.1完善太阳能产业发展法律法规体系 (51) 5.3.2完善技术支持政策体系 (52) 5.4强化市场支撑政策体系 (54) 参考文献 (56)
摘要 在地球环境污染和能源形势日趋严峻的今天，太阳能作为一种新型的绿色可再生能源，具有储量大、利用经济、清洁环保等优点，越来越受到人们的重视，太阳能发电技术的应用更是目前关注的焦点。本文综述了太阳能发电的发展概况、研究动态及应用前景。并对太阳能电池板的工作原理进行介绍，还介绍和分析了电源逆变技术的相关理论和实现方法，并根据这些理论设计了带有自调节功能的太阳能发电装置. 关键词 光伏发电；热气流发电；温差发电；太阳能电池；烟囱发电 Abstract With the background of serious pollution and energy crisis today; the solar energy, as a novel green and renewable energy, which is abundant, economic and non-pollution, attracts lots of attentions; and the application of the solar thermoelectric and photovoltaic energy technology has been the focus which people attend to. The survey, development and application foreground of solar thermoelectric and photovoltaic energy technology are given and the study of solar hybrid generator system are presented。and the significance of solar power has been presented too. The work principle of solar panels has been introduced and the related theory and method were also descripted in detail. In addition, the solar power device with regulating function has been designed which based on the above theories.