单相光伏系统设计毕业设计题报告.docVIP

本科毕业设计（论文）开题报告 题目： 单相光伏并网系统设计 的统的 学生姓名 学　号 教学院系 电气信息学院 专业年级 电气工程及其自动化2012级 指导教师 职　称 副教授 单　　位 1单相光伏并网系统设计研究的目的、意义 研究目的与意义 在能源枯竭与环境污染问题日益严重的今天，光伏利用成为世界各国争相发展的热点，光伏并网发电作为太阳能光伏利用的发展趋势，必将得到快速的发展。随着化石能源持续大量的消耗以及地球生态环境的日渐恶化，世界各国都在积极的寻找一种可持续发展且对生态环境无污染的新能源[1]。 因此光伏并网发电技术已成为太阳能光电应用的主流。所以大力开发光伏发电成为必然，而随之而来的的是并网技术的发展。所以以后的发展方向，在于光伏的发电和并网上面。太阳能光伏并网研究目前需要科研人员，大力开发，降低开发成本。随着社会的进步，经济的发展，人们对能源有了更高的追求，需找新能源成了人类的难题。太阳能以清洁，环保，用之不尽等优点收到人们的广泛关注，全球能源专家一致认为太阳能将成为21世纪最重要的能源之一，据欧洲JRC预测，到未来2100年太阳能在整个能源结构中占据百分之六十七的份额[2]。 单相光伏并网系统设计研究现状 目前对光伏并网系统的研究，大多是针对大中型光伏并网电站或是对小区成套光伏屋顶，一般以单相光伏发电并网系统为研究对象。这种系统应该是小功率，小体积，低噪声，性能可靠。光伏发电并网系统的研究主要集中在如下几个方面： (1)．研究如何优化光伏阵列布置(比如最佳倾斜角设计)、光伏模块串并联模式择优、光伏主电路参数设计、功率模块选型、系统成本控制等。 (2)．研究光伏并网系统主电路拓扑新结构。除了目前通用的无变压器直接并网 模式外，还有工频变压器隔离型并网、高频变压器隔离型并网、Z源阻抗型并网[4]。针对当前使用最为广泛的无变压器带升压电路直接逆变型式的光伏逆变器，其直流升压环节通常采用的拓扑，也出现了除经典Boost升压电路外。诸如罗氏升压电路、Buck-Boost变换电路、双向斩波电路等结构[]，各种拓扑结构各有优缺，实际中须择优应用。 (3)．控制策略方面进行深入研究。光伏最大功率跟踪 (MPPT，Most Power Point Tracking)策略方面也引起了广泛关注，恒定电压跟踪法,扰动与观察法等，导纳增量法,实际测量法等也都各具优点，可以根据实际需要选择[]。 2.毕业论文任务概况 分析光伏电池的工作机理及输出特性，并建立光伏电池的MATLAB仿真模型。 分析单相光伏并网发电系统的工作机理，并探讨光伏阵列的MPPT和并网控制算法。 搭建光伏并网系统的仿真模型，研究MPPT和并网控制算法。 完成小功率光伏并网发电系统主电控制电路的设计及控制程序的设计。 3主要研究内容及研究方法 3.光伏并网系统主电路结构 在进行小容量单相光伏发电并网系统设计时，其中一个重要的不可或缺的因素。就是拓扑结构，它直接关系到系统运行性能、发电效率、制作成本、装备可靠性等。拓扑一旦确定后，系统特征元件及其相应参数的选择也十分关键，比如储能电感、直流电容、输出滤波器等，都会影响到系统的运行稳定状态、电磁兼容。 小容量单相光伏发电并网系统一般采用的是无变压器，直流升压电路加单相全桥逆变单元的结构。还需关注环境、输出电能品质、系统可靠性等。 图3.1主电路 基本直流斩波有：降压(Buck)、升压(Boost)、升降压(Boost—Buck)、库克、Zeta斩波电路、罗氏升压等[]。 Boost升压电路，仅需要二极管、电感、电容三个主要元件；同时该结构发电效率高，可达90％以上。虽然因为未隔离的原因，其存在着向电网注入直流电流分量的可能，但是通过控制算法与控制器参数的调节，完全可以避免。单相光伏并网系统应具有结构简单，小体积，低噪声，性能可靠，使用安全方便等特点。DC／DC级采用简单实用的Boost升压电路。 图3.2带MPPT的Boost的原理图 该级电路有两个功能：一是将光伏阵列的直流电压升压后送至后级逆变环节，二是由于光伏电池功率输出的非线性，为了最大程度上利用光能，要在该级变换中实现最大功率点跟踪(MPPT)的功能，通过调节占空比来实现。在这一级不进行DC／DC输出稳压控制[]。器件选择：储能电感。两组耐压值较高的直流大电容。 3.光伏阵列的MPPT（最大功率点跟踪技术） 在单相光伏发电并网系统中，最大功率点跟踪功能的实现是在DC／DC级。将该级作为光伏电池的负载，通过改变占空比来改变其与光伏电池输出特性的匹配。实现太阳能电池的MPPT，其实质为匹配电池和后级变换器的动态负载。当外界环境变化时，通过不断调整变换器的开关占空比，实现太阳能电池与变换器之间的动态负载匹配，就可以实时获得太阳能电