【正文】 并詳細(xì)說(shuō)明了太陽(yáng)能逆變器的優(yōu)點(diǎn)，控制器的特性以及太陽(yáng)能電池最大功率跟蹤的原理以及一些常用的方法，并比較了他們的優(yōu)缺點(diǎn)，通過(guò)對(duì)目前太 陽(yáng)能獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究，介紹了太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，對(duì)直流 交流（ DC/AC）變換器作了分析。輸出延遲時(shí)間 Tx由外部的 R9和 C7的大小調(diào)整，觸發(fā)封鎖時(shí)間 Ti由外部的 R10和 C6的大小調(diào)整，R9／ R10 可以用 470 Ω， C6／ C7 可以選 V。其腳 2 輸出高電平使三極管 8050 導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)繼電器 K 吸合，再由繼電器觸點(diǎn)控制相應(yīng)的被控對(duì)象。這個(gè)時(shí)候電池端電壓雖然會(huì)迅速升高至 VTHL 以上，但由于達(dá)不到 VTHH，所以，比較器仍然輸出低電平，直到電池被充電后電壓升高至 VTHH 以上才能再次輸出高電平。電路外接充電器充電時(shí)，如電池的最高閾值電壓在 V 左右，在充電初期蓄電池按常規(guī)的欠壓狀態(tài)慢慢上升，當(dāng)電池電壓達(dá)到穩(wěn)壓管 D1 的擊穿電壓時(shí)， D1 管開(kāi)始導(dǎo)通，此時(shí) Q1 管也導(dǎo)通，促使 A、 B 端電壓下降，設(shè)置合適的參數(shù)使電池兩端電壓最高值不會(huì)大于 V。由于設(shè)計(jì)的是草坪燈，照明燈具需要足夠的亮度，可以選用由 81 個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成的現(xiàn)成的燈具，指示燈用簡(jiǎn)單的發(fā)光二極管即可。 南昌航空大學(xué)自考本科畢業(yè)論文 16 第四章 太陽(yáng)能路燈智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 太陽(yáng)能路燈智能控制系統(tǒng)原理：太陽(yáng)能路燈智能控制系統(tǒng)主要由電源、蓄電池過(guò)充和過(guò)放保護(hù)電路、紅外控制及光控電路以及燈具組成。 直流 交流（ DC/AC）變換器，也稱(chēng)逆變器。 浮充控制點(diǎn)電壓：一般是均充完畢后，蓄電池也被靜置一段時(shí)間，使其端電壓自然下落，當(dāng)下落至“維護(hù)電壓”點(diǎn)時(shí)，就進(jìn)入浮充狀態(tài)，類(lèi)似于“涓流充電”（即小電流充電），電池電壓一低就充上一點(diǎn)，一低就充上一點(diǎn)，一 股一股地來(lái)，以免電池溫度持續(xù)升高，這對(duì)蓄電池來(lái)說(shuō)是很有好處的，因?yàn)殡姵貎?nèi)部溫度對(duì)充放電的影響很大。直接為逆變器提供電能向負(fù)載供電；也可以向蓄電池組充電，并對(duì)蓄電池起到過(guò)充電保護(hù)、過(guò)放電保護(hù)的作用，同時(shí)具有電池巡檢功能。 (三 )兩階段充電法 這種方法是為了克服恒流與恒壓充電的缺點(diǎn)而結(jié)合的一種充電策略。 (二 )恒壓充電法 恒壓充電就是以一恒定電壓對(duì)鉛酸蓄電池進(jìn)行充電。蓄電池在充電時(shí)把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)，放電時(shí)把儲(chǔ)存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能提供給負(fù)載使用。這些密封蓋是用來(lái)加注、檢查電解液和排放氣體之用。太 陽(yáng)能電池組件（也叫太陽(yáng)能電池組件）是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中最重要的部分。增量電導(dǎo)法的缺點(diǎn)是 :太陽(yáng)能電池陣列可能存在一個(gè)局部的最大功率點(diǎn)，這種算法可能導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定在一個(gè)局部的最大功率點(diǎn)； 如同擾動(dòng)觀察法一樣，增量電導(dǎo)法的變化步長(zhǎng)也是固定的，步長(zhǎng)過(guò)小會(huì)使跟南昌航空大學(xué)自考本科畢業(yè)論文 10 蹤 速度變慢，太陽(yáng)能電池陣列較長(zhǎng)時(shí)間工作在低功率輸出區(qū) 。然后，通過(guò)比較干擾周期前后太陽(yáng)能電池陣列的輸出功率，如果輸出功率增加，那么繼續(xù)按照上一周期的方向繼續(xù)“干擾”過(guò)程，如果檢測(cè)到輸出功率減少，則改變“干擾”的方向。在一定日照強(qiáng)度和溫度下，太陽(yáng)能電池有唯一的最大輸出功率點(diǎn)，太陽(yáng)能電池只有工作在最大功率點(diǎn)才能使其輸出的功 率最大。光伏方陣在有光照的情況下將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，通過(guò)太陽(yáng)能充放電控制器給負(fù)載供電，同時(shí)給蓄電池組充電；在無(wú)光照時(shí)，通過(guò)太陽(yáng)能充放電控制器由蓄電池組給直流負(fù)載供電，同時(shí)蓄電池還要直接給獨(dú)立逆變器供電，通過(guò)獨(dú)立逆變器逆變成交流電，給交流負(fù)載供電。而當(dāng)其輸出的功率超出負(fù)載需求時(shí)，將電能輸送到電網(wǎng)中。該系統(tǒng)可為交流負(fù)載提供能量，也可為直流負(fù)載提供能量，當(dāng)太陽(yáng)能電池陣列能量過(guò)剩時(shí)，可以將過(guò)剩能量存儲(chǔ)起來(lái)或把過(guò)剩能量送入電網(wǎng)。 圖 1光伏發(fā)電系統(tǒng) 南昌航空大學(xué)自考本科畢業(yè)論文 5 目前太陽(yáng)能利用的方式有 :太陽(yáng)能光伏發(fā)電，太陽(yáng)能熱利用，太陽(yáng)能動(dòng)力利用，太陽(yáng)能光化利用，太陽(yáng)能生物利用和太陽(yáng)能光 光利用。今后太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要圍繞高效率、低成本、長(zhǎng)壽命、美觀實(shí)用等方向發(fā)展。到 2020 年，我國(guó)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平有望達(dá)到世界先進(jìn)行列。 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)，即使是在世界經(jīng)濟(jì)從總體上處于衰退和低谷的時(shí)期，太陽(yáng)能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)也一直以 10%15%的遞增速度在發(fā)展。瑞典和奧地利的生物質(zhì)能源在其能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中高達(dá) 15%以上。從目前發(fā)展?fàn)顩r來(lái)說(shuō)，新能源光伏發(fā)電雖然發(fā)展整體規(guī)模要小于風(fēng)能，但是增長(zhǎng)速度最快。隨著社會(huì)的發(fā)展，能源在社會(huì)發(fā)展中的重 要性越來(lái)越突出，尤其是近年來(lái)各國(guó)日益呈現(xiàn)出來(lái)的能源危機(jī)問(wèn)題，更加明顯地把能源置于社會(huì)發(fā)展的首要地位。通過(guò)所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)太陽(yáng)能路燈智能控制系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行均為自動(dòng)控制，工作原理簡(jiǎn)單，安裝 方便。因此，可再生新能源的開(kāi)發(fā)使用是人類(lèi)長(zhǎng)久發(fā)展的必要條件，也是我們可持續(xù)性發(fā)展的根本之法。自從工 業(yè)革命以來(lái)，約 80%溫室氣體造成的附加氣候強(qiáng)迫是由人類(lèi)社會(huì)活動(dòng)引起的，其中 CO2 的作用約占 60%，而化石能源的燃燒是 CO2 的主要排放源。 20 世紀(jì) 90 年代以來(lái)，以歐盟為代表的地區(qū)集團(tuán)，大力開(kāi)發(fā)利用可再生能源，連續(xù) 10 年可再生能源發(fā)電的年增長(zhǎng)速度都在 15%以上。十一五期間，很多地方政府都相繼發(fā)布了比較完備的新能源推廣政策和相應(yīng)的太陽(yáng)能屋頂計(jì)劃，例如《國(guó)家發(fā)展改革委辦公廳關(guān)于開(kāi)展大型并網(wǎng)光伏示范電站建設(shè)有關(guān)要求的通知》、《 20202020 上海市太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)利用行動(dòng)計(jì)劃》、《江蘇省能源產(chǎn)業(yè)科技示范工程 20202020 實(shí)施方案》等，將發(fā)展可再生能源落實(shí)到具體的政策以及地方法規(guī)中，為整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展建立了政策法制基礎(chǔ) 。 h)。光伏電池的發(fā)電轉(zhuǎn)化效率也不斷提高，晶體硅光電池轉(zhuǎn)化率達(dá)到 15%，單晶硅光電池轉(zhuǎn)化率是 %，砷化鎵光電池轉(zhuǎn)化率是25%，在實(shí)驗(yàn)室中特制的砷化嫁光電池轉(zhuǎn)化率己達(dá) 35%36%。 [6] 獨(dú)立太陽(yáng)能光伏發(fā)電是指太陽(yáng)能光伏發(fā)電不與電網(wǎng)連接的發(fā)電方式，典型特征為需要用蓄電池來(lái)存儲(chǔ)夜晚用電的能量，獨(dú)立太陽(yáng)能光伏發(fā)電在民用范圍內(nèi)主要用于邊遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村，如家庭系統(tǒng)、村級(jí)太陽(yáng)能光伏電站；在工業(yè)范圍內(nèi)主要用于電訊、衛(wèi)星廣播電視、太陽(yáng)能水泵，在具備風(fēng)力發(fā)電和小水電的地區(qū)還可以組成混合發(fā)電系統(tǒng)，如風(fēng)力發(fā)電 /太陽(yáng)能發(fā)電互補(bǔ)系統(tǒng)等。太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示，該系統(tǒng)中的能量能進(jìn)行雙向傳輸。它是太陽(yáng)能光伏發(fā)電進(jìn)入大規(guī)模商業(yè) 化發(fā)電階段、成為電力工業(yè)組成部分之一重要方向，是當(dāng)今世界太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展的主流趨勢(shì)。其主要應(yīng)用于遠(yuǎn)離公共電網(wǎng)的無(wú)電地區(qū)和一些特殊場(chǎng)所，如為公共電網(wǎng)難以覆蓋的邊遠(yuǎn)偏僻農(nóng)村、海島和牧區(qū)提供照明、看電視、聽(tīng)廣播等基本生活用 電，也可為通信中繼站、氣象站和邊防哨所等特殊處所提供電源。 [8] 南昌航空大學(xué)自考本科畢業(yè)論文 8 圖 4獨(dú)立的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)圖 目前，太陽(yáng)能電池陣列在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)造價(jià)中占很大比重，而且太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn) 化效率本身就不高，因此有必要研究提高太陽(yáng)能電池利用效率的方法，以降低系統(tǒng)單位價(jià)格的成本，促進(jìn)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用推廣。因此對(duì)于四季溫差或日溫差較大的地區(qū)， CVT 方式并不能完全跟蹤太陽(yáng)能電池陣列最大功率點(diǎn)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)功率損失。 3. 增量電導(dǎo)法 為了解決擾動(dòng)觀察法導(dǎo)致的功率損失問(wèn)題，有人在 1995 年提出了增量電導(dǎo)法。對(duì) 于太陽(yáng)能電池方陣而言，應(yīng)按照用戶(hù)的要求、負(fù)載的用電量及技術(shù)條件確定太陽(yáng)能電池組件的串并聯(lián)數(shù)。老式普通蓄電池一般壽命在 2年左右，而且需定期檢查 電解液的高度并添加蒸餾水。儲(chǔ)能系統(tǒng)的 好壞直接影響到光伏發(fā)電系統(tǒng)的性南昌航空大學(xué)自考本科畢業(yè)論文 12 能在實(shí)際的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，儲(chǔ)能部分又是最易受損、最易消耗的部分。 [10] (一 )恒流充電 恒流充電就是以一定的電流進(jìn)行充電，在充電過(guò)程中隨著鉛酸蓄電池電壓的變化要進(jìn)行電流調(diào)整使之恒定不變。如果鉛酸蓄電池電壓過(guò)低，后期充電電流又過(guò)小，充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不適合串聯(lián)數(shù)量多的鉛酸蓄電池組充電。在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，綜合考慮日照強(qiáng)度以及環(huán)境溫度對(duì)光伏 系統(tǒng)充電電流的影響、鉛酸蓄電池性能以及系統(tǒng)成本等因素，使用三階段充電法對(duì)鉛酸蓄電池充電較為合理。均充時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，一般為幾分鐘 ~十幾分鐘，時(shí)間設(shè)定太長(zhǎng)反而有害。蓄電池放電不能低于這個(gè)值，這是國(guó)標(biāo)的規(guī)定。主要功能是將蓄電池的直流電逆變成交流電。由滯回比較器來(lái)判斷電池是否達(dá)到過(guò)放狀態(tài)，由繼電器作為選擇開(kāi)關(guān)，來(lái)選擇用電池供電還是后備電源供電（電池在過(guò)充狀態(tài)時(shí)和陰雨天氣時(shí)）。 1．過(guò)充保護(hù)電路 為防止電池過(guò)充電，影響電池的使用壽命，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的電池過(guò)放保護(hù)電路。 南昌航空大學(xué)自考本科畢業(yè)論文 18 圖 7防反充電路圖 2 過(guò)放保護(hù)電路 該電路原理如圖 8 所示。 4 紅外光控控制電路 該系統(tǒng)采用了 BISS0001 芯片，它是一款具有較高性能的傳感信號(hào)處理集成電路，它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外開(kāi)關(guān)，具有獨(dú)立的高輸入阻