【正文】 ............................................................................. 8 逆變電路的吸收保護(hù) ......................................................................................... 9 直流側(cè)電容的選擇 ......................................................................................... 9 逆變器輸出濾波電路設(shè)計 ............................................................................. 9 3 光伏逆變器的控制系統(tǒng)分析與電路設(shè)計 ............................................................. 11 并網(wǎng)逆變器的控制實(shí)現(xiàn) .................................................................................... 11 并網(wǎng)逆變器輸出控制 ........................................................................................12 逆變電源控制方法 ............................................................................................12 電壓反饋控制 ................................................................................................12 V 電流反饋控制 ................................................................................................13 基于 DSP 的 PWM 電流電壓雙環(huán)控制 ............................................................14 MPPT 控制方法 ...................................................................................................14 太陽能電池輸出特性 ....................................................................................15 太陽能電池的最大功率點(diǎn)跟蹤方法的研究 ................................................16 最大功率點(diǎn)跟蹤方法的實(shí)現(xiàn) ........................................................................18 逆變器控制電路設(shè)計 ........................................................................................19 DSP 電源設(shè)計 .................................................................................................19 A／ D轉(zhuǎn)換電路 ...............................................................................................19 SPWM 信號發(fā)生電路 .......................................................................................20 逆變器驅(qū)動電路 ............................................................................................20 CAN 通信電路 .................................................................................................21 4 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中孤島效應(yīng)的仿真實(shí)驗(yàn)研究 ……………………………… ………… 25 孤島效應(yīng)的分析 ………………………………………………………… … … ……… 25 孤島效應(yīng)檢測仿真實(shí)驗(yàn) ………………………………………………………… … … 26 結(jié)論 ..............................................................................................................................21 致謝 ..............................................................................................................................26 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................30 1 緒 論 21世 紀(jì)，人類將面臨著實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)，在環(huán)境污染和資源短缺的雙重制約下，能源問題更加突出，而太陽能具有儲量大、普遍存在、利用經(jīng)濟(jì) 、清潔環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，因此太陽能的利用越來越受到人們的廣泛重視，成 為 理想的替代能源 。 中國的常規(guī)能源遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平，約為世界總儲量 10%。從長遠(yuǎn)來看，太陽能將是未來人類主要 能源來源，可以無限期的使用，因此世界上許多發(fā)達(dá)國家和部分發(fā)展中國家都十分重視太陽能在未來能源供應(yīng)中的重要作用。太陽能開發(fā)利用技術(shù)發(fā)展很快，特別是 70年代爆發(fā) 的世界性的石 油危機(jī)有力的促進(jìn)了太陽能的開發(fā)和利用。經(jīng)過半個世紀(jì) 努力，太陽能光熱利用技術(shù)及其企業(yè)異軍突起， 成為能源工業(yè)的一支生力軍。利用太陽能的方式很多，主要有太陽能發(fā)電，太陽能熱利用，太陽能動力利用等，出于電能是現(xiàn)代工業(yè)中最常用的直接能源，因此太陽能直接轉(zhuǎn)化成電能是太陽能利用中的最具有前景 景的方式，而太陽能光伏發(fā)電是最重要的形式 。 太陽能光伏發(fā)電與傳統(tǒng)發(fā)電方式相比具有下列優(yōu)點(diǎn) ： ⑴ 數(shù)量巨大。每年到達(dá)地球表面的太陽輻射能約為 18x1014t標(biāo)準(zhǔn)煤，即約為目前全世界所消費(fèi)的各種能量總和的 lxl04倍。 ⑵ 清潔干凈。 太陽能安全衛(wèi)生，對環(huán)境無污染，不損害生態(tài)環(huán)境，是當(dāng)之無愧的清潔能源。 ⑶ 獲取方便。太陽能分布廣泛，既不需開采和挖掘，又不用運(yùn)輸，對解決邊遠(yuǎn)山區(qū)以及交通不便的鄉(xiāng)村、海島的能源供應(yīng)具有很大的優(yōu)越性。 ⑷ 時間 長久。只要有太陽，就有太陽輻射能，因此是取之不盡，用之不竭的能 源。 據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)計， 2020年光伏發(fā)電在世界電力生產(chǎn)中所占比例將達(dá) 1％左右，2050年約占 25％。可以斷言，光伏發(fā)電正在快速進(jìn)入電力能源結(jié)構(gòu)，并且將逐步成為其重要的組成部分。誰掌握了可再生能源和太陽能發(fā)電技術(shù)，誰就掌握了未來發(fā)展的主動權(quán)。 2 1 光伏發(fā)電系統(tǒng)簡介 國內(nèi)外光伏發(fā)電現(xiàn)狀 世界光伏發(fā)電現(xiàn)狀 世界光伏發(fā)電正在由邊遠(yuǎn)農(nóng)村和特殊應(yīng)用向并網(wǎng)發(fā)電和與建筑結(jié)合供電的方向發(fā)展，光伏發(fā)電己由補(bǔ)充能源向替代能源過渡。近幾年，世界光伏發(fā)電市場發(fā)展迅速。近 10年太陽能電池組件的年平均增長率為 33％，近 5年的平均增長率為 43％， 2021年比上一年增長 61． 2％，光伏發(fā) 電 已成為當(dāng)今發(fā)展最迅速的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。 2021年世界光伏電池組件產(chǎn)量達(dá)到 1200MW，其中 日 本生產(chǎn) 610MW，歐洲 320MW，美國 135MW，其他國家 135MW。 2021年世界光伏系統(tǒng)的總裝機(jī) 容 量超過 4GW?，F(xiàn)在世界實(shí)力大國都制定了雄心勃勃的光伏發(fā)電近期發(fā)展規(guī)劃：到 20lO年日本計劃累計裝機(jī)容量將達(dá)到5GWp，歐盟 3GWp(其中德國 )，美國 ，澳大利亞 ，印度、中國等發(fā)展中國家估計為 ～ 2GWp。統(tǒng)計資料表明 至 2021年，世界光伏系統(tǒng)累計裝機(jī)容量預(yù)計將達(dá)至 14～ 16GWp。世界光伏發(fā)展目標(biāo)見表 11。 我國光伏發(fā)電現(xiàn)狀 中國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)于 20世紀(jì) 70年代起步， 90年代中期進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展時期。太陽電池及組件產(chǎn)量逐年 穩(wěn)步增加。到 2021年底，中國光伏電池總產(chǎn)量超過 250MW，光伏組件總產(chǎn)量超過 400MW。中國光伏發(fā)電市場的發(fā)展為： 90年代初期 ， 光伏 發(fā) 電主要應(yīng)用在通信和工業(yè)領(lǐng)域，包括微波中繼站、衛(wèi)星通信地面站、程控電話交換機(jī)、水閘和石油管道的陰極保護(hù)系統(tǒng)等。從 1995年丌始主要應(yīng)用在特殊應(yīng)用領(lǐng)域和邊遠(yuǎn)地區(qū)，逐步建立了較大型的光伏發(fā)電應(yīng)用系統(tǒng)，建成各種規(guī)模的縣、鄉(xiāng)、村級光伏 電站 40多座，推廣應(yīng)用家用光伏電源系統(tǒng)約 15萬套。 2021年以后，中國的光伏技術(shù)已步入大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電階段，開始建造 100kWp級的光伏并網(wǎng)示范系統(tǒng) 。 雖然 我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展很快，但與世界光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展相比，國內(nèi)的光伏產(chǎn)業(yè)還處于規(guī)模小、基礎(chǔ)薄弱的階段，應(yīng)用市場不夠穩(wěn)定，同時還缺乏長期穩(wěn)定的激勵政策和長效發(fā)展機(jī)制；太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)應(yīng)用還不多；光伏系統(tǒng)和相關(guān)部件的產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平還有待進(jìn)一步提高；光伏發(fā)電成本還需不斷降低。在 2021年 10月中國可再生能源發(fā)展項目辦公室所作《中國光伏產(chǎn)業(yè)研究報告》中，對國內(nèi)太陽級多晶硅的描述是“我 3 國光伏專用太陽級硅材料的研制和生產(chǎn)是空白”。在系統(tǒng)工程方面，由于受到技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等多種因素的制約，許多具有市場潛力的應(yīng)用領(lǐng)域 ， 光伏或風(fēng) 一光一柴互補(bǔ)電站系統(tǒng)、光伏海水淡化系統(tǒng)、太陽能水 泵滴灌工程、太陽能電動車、光伏制氧系統(tǒng)以及較大規(guī)模的光伏并網(wǎng)發(fā)電等都還沒有真正發(fā)展起來。因此，我國的太陽能光伏產(chǎn)業(yè)還有大量工作亟待完成 。 國家（地區(qū)） 2021年 2020年 2030年 日本 5 30 72 歐盟 3 15 30 美國 15 25 其它國家 3 10 23 總計 70 70 表 11 世界光伏發(fā)展目標(biāo) (累計裝機(jī)容量， GWp) 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)簡介 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)按與電力系統(tǒng)的關(guān)系 分類，通常分為獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)是不與常規(guī)電力系統(tǒng)相連而獨(dú)立運(yùn)行的發(fā)電系統(tǒng)，通常建設(shè)在遠(yuǎn)離電網(wǎng)的偏遠(yuǎn)地區(qū)或作為野外移動式便攜電源。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是與電力系統(tǒng)連接在一起的光伏發(fā)電系統(tǒng)，像其他類型發(fā)電站一樣，可為電力系統(tǒng)提供有功和無功電能。 獨(dú)立系統(tǒng) 獨(dú)立型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是根據(jù)負(fù)載的種類、用途的不同，系統(tǒng)的構(gòu)成也不同。獨(dú)立系統(tǒng)一般都由太陽能電池、充放電控制器、蓄電池、逆變器以及負(fù)載 （ 直流負(fù)載、交流負(fù)載 )等構(gòu)成。其工作原理是：如果負(fù)載為直流負(fù)載，太陽能電池的電力可以直接供給直流負(fù)載；如果為交流負(fù)載太陽能電池的電力則通過逆變器將直