离网型太阳能光伏发电系统设计--毕业论文.doc

目录 设计总说明 I Introduction II 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本文主要研究内容和任务 2 2 光伏系统简介及光伏发电效率分析 4 2.1 太阳能光伏系统简介 4 2.1.1 光伏系统的基本组成 4 2.1.2 光伏系统的分类 4 2.2光伏电池特性分析 6 2.2.1太阳能电池原理及分类 7 2.2.2太阳能电池输出特性 9 2.2.3太阳能电池工程用数学模型 9 2.3铅酸蓄电池 10 铅酸蓄电池充电控制方法 11 2.4 影响太阳能光伏发电效率的因素 12 2.5提高太阳能光伏发电效率需进一步解决的问题 14 3 最大功率点跟踪(MPPT)的研究 15 3.1 最大功率点跟踪的概念 15 3.2 MPPT原理 15 3.3 光伏系统最大功率点跟踪控制方法研究 16 3.3.1 定电压跟踪法(Constant Voltage Tracking，CVT) 16 3.3.2 扰动观察法(PO，Perturbation and observation method) 17 3.3.3 导纳增量法 19 3.3.4基于梯度变步长的导纳增量法 21 4 DC-DC变换器的设计 21 4.1太阳能独立光伏发电系统常用DC/DC变换器及其特点 21 4.1.1 BUCK电路原理 22 4.1.2 B00ST电路原理 23 4.1.3双向BUCK-B00ST变换器运行原理 24 5逆变电路 24 5.1常用逆变电路的简介 24 5.2本系统逆变电路特点 27 6 控制系统的硬件设计 28 6.1系统各部分功能介绍 28 6.2控制系统方案 28 6.3 TMS320F28035介绍 29 6.4 驱动电路 33 6.5 检测电路设计 34 6.5.1 太阳能板输出电压电流检测 35 6.5.2 蓄电池充电电压电流检测 36 6.5.3 温度检测检测 37 6.6 短路保护电路 38 7 MPPT控制算法与软件设计 39 7.1 编程要求 39 7.2 AD接口 39 7.3 MPPT的Boost电路控制原理 41 7.4 数字PID及算法 42 7.4.1 PID调节算法 42 7.4.2 PID调节算法 44 7.4.3 PID参数整定 45 7.4.4 PID算法程序设计 46 7.5 PWM波输出 48 7.6 主程序流程图 51 8 结论 52 参考文献 55 附录A 56 附录B 57 致 谢 63 离网型太阳能光伏发电系统设计 设计总说明 能源就是能够用于工作和驱动机器的能量。所有的生物（包括人类）都是依靠阳光作为能量的来源。煤、石油和天然气都是可以利用的能源，这些能源都是过去的生物体在太阳光能源的作用下生成复杂的存储这些能源有机分子结构经过长时间的压缩集中后生成的。大量的能源已经被使用，如煤炭、石油、天然气、地热资源、核聚变能源、核裂变能源、太阳能和氢气等。然而，在这种情况下，由于许多能够产生能量的资源是不可再生的，大量的使用这些能源可能会引起能源危机。 目前，人类的能源消耗主要体现在燃料资源的消耗上。现在的固体状能源主要是煤炭，目前已知的加上潜藏的煤炭储量最多可使用一到两个世纪，而且煤炭的开采和使用会破坏环境并且产生大量的二氧化碳与二氧化硫。当煤炭资源用尽前这些影响将会越来越恶劣。煤炭在能源的利用方面的比例已经越来越低，而石油和天然气正在被大量的使用着。作为能源，石油比煤炭有更大的优势。其开采地比煤炭更为集中因此对环境的破坏要少，其燃烧产生的污染物要比煤炭少，而且石油可以很容易的通过管道进行运输。同时这些优势使石油成为理想的汽车燃料。 自从1859年第一个商业油田的建成以来，美国已经生产了超过100万桶石油，其中大部分是在最近几年生产的。1990年全世界约消耗了65万桶石油。石油与天然气资源在迅速的消耗着，阿拉斯加出产的石油只能暂时缓解石油的供应危机。世界石油的生产将在几年之内达到最高值。 自从1973～1974年的第一次“能源危机”以来，已经出现了一些具体的措施。然而，自1973年以来，原油的价格已经提高了若干倍。美国和其他工业化国家一直受到通货膨胀、经济衰退、大批的失业和工业设备的过时的困扰。一些石油不足的发展中国家由于能源价格的关系其经济已经遭到破坏。 在能源危机的同时，世界范围内还有一些食品和矿产资源的短缺，其次一些物品的生产则出现过剩，如小麦和铜的生产过剩，一些铜生产国将铜以铜币的形式出口。 众所周知，能源的供应和成本已经成为当今社会的一个主要的话题。很显然，解决“能源危机”是非常有意义的。目前已经有许多节约能源和发展新能源的计划被提出来。在任何领域节约能源都是可行的。因而，能源工程师这个职业产生并迅速发展起来。能