【正文】 方 波逆 變 器 的 優(yōu)點(diǎn) 是：價(jià)格 便宜 ， 維 修 簡單 。 另 外 ， 當(dāng) 中、大 容 量 的光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng) 運(yùn) 行 時(shí) ，為 避免 對(duì) 公 共 電網(wǎng)的電力 污染 ，也要 求逆 變 器 輸 出 失 真 度 滿 足要 求 的 正 弦波形 。 蓄 電池 帶負(fù)荷 放 電 終 了 時(shí) 端電 壓 可降至 或更 低。 （ 7） 額 定 輸 出 電流（ 或 額 定 輸 出 容 量 ） ： 它表示在規(guī)定的 負(fù)載 功率 因 數(shù) 范圍內(nèi) ， 逆 變 器 的 額 定 輸 出 電流。 ① 過電 壓保護(hù) ：對(duì) 于 沒 有電 壓穩(wěn) 定 措 施 的 逆 變 器 ，應(yīng)有 輸 出 過電 壓 的 防護(hù) 措 施 ，以 使負(fù)載 免 受輸 出 過電 壓 的 損害 。 另 外 ，為 防 止 上 、下 橋臂 發(fā)生共 態(tài) 導(dǎo) 通，在 Ｔ Ｔ 6及 Ｔ Ｔ 6之間必須 設(shè)計(jì) 先 關(guān) 斷 后導(dǎo) 通電路， 即必須 設(shè) 置 死 區(qū) 時(shí)間 ，其電路結(jié) 構(gòu) 較 復(fù) 雜 。 充電程序主要由 12/ 24 V 電池電壓的自動(dòng)識(shí)別、太陽能電池板和電池之間的自動(dòng)匹配、電池未接判斷、電池極性接反識(shí)別、過充保護(hù)和充電終點(diǎn)判斷部分組成 ,如圖 32 充電主程序流程圖。其中 ,利用 TL494中的誤差放大器 ,從 1 腳輸入給定電壓信號(hào)與恒壓充電時(shí)反饋電壓信號(hào)之偏差 ,此放大器作恒壓調(diào)壓器使用 ,2 腳和 3 腳間引入阻容校正 ,構(gòu)成 PI 調(diào)節(jié)器。 （ 3） 通訊 /通信領(lǐng)域 太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護(hù)站、廣播 /通訊 /尋呼電源系統(tǒng)；農(nóng)村載波電話光伏系統(tǒng)、小型通信機(jī)、士兵 GPS供電等。 （ 3）由于南方多數(shù)地區(qū)云多雨多，在北緯 30 度到 40度地區(qū)，太陽能的分布情況與一般的太陽能隨緯度而變化的規(guī)律相反，太陽能不是隨著緯度的增加而減少，而是隨著緯度的升高而增長。 在地面上觀測(cè)的 太陽輻射 的波段范圍大約為 0． 295～ 2． 5μm 。 （ 6）太陽能電池充放電控制器由電子元器件制造而成，它本身也需要耗能，而使用的元器件的性能、質(zhì)量等也關(guān) 系到耗能的大小，從而影響到充電的效率等。 由于該芯片支持在線編程 ( ISP) ,即程序可通過串行編程接口 ( SPI) ,下載到 8 kB閃存 ,因此不需外加存儲(chǔ)器作為程序存儲(chǔ)器。同時(shí)，為避免啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)過大的峰值電流，系統(tǒng)采用軟啟動(dòng)方式，使輸出電壓呈斜坡上升至給定值。 圖 26所示的全 橋 逆 變電路 克服 了 推 挽 電路的 缺 點(diǎn) ，功率開 關(guān) 管 Ｔ Ｔ 6和 Ｔ Ｔ5反 相， Ｔ 3和 Ｔ 4相 位互 差 180176。 （ 9） 保護(hù) 功能 ： 光伏發(fā)電系統(tǒng) 正 常 運(yùn) 行過程中， 因 負(fù)載故障 、人員 誤 操 作及 外 界 干擾 等 原因而 引 起的供電系統(tǒng)過流 或 短 路， 是 完 全可能的。 正 常工作 條件 下其偏 差 應(yīng)在 177。 額 定 輸 出 容 量 值 高的 逆 變 器 可 帶更 多的用電 負(fù)載 。 （ 3）要 求直 流 輸 入電 壓 有較寬的 適 應(yīng) 范圍 。 逆變器的分類 根據(jù) 逆 變 器 輸 出 交流電 壓 的相數(shù)，可分為 單 相 逆 變 器 和 三 相 逆 變 器 ；根據(jù) 輸 出波形的不 同， 可分為方 波逆 變 器 和 正弦波逆 變 器 ；根據(jù) 逆 變 器使 用的 半導(dǎo) 體 器件 類型不 同 ，可分為 晶 體 管 逆 變 器 、 MOSFET 模塊 及可 關(guān) 斷 晶 閘 管 逆 變 器 等；根據(jù)功率 轉(zhuǎn)換 電路的不同， 又 可分為 推 挽 電路、 橋 式電路和高 頻 升 壓 電路 逆 變 器 等 。 放 電 之后 ， 若 有 反 方向電流流入電池 時(shí) ， 就 可以 使 兩 極 活 性物 質(zhì)回 復(fù) 到 原來的化學(xué) 狀態(tài) 。極 板 組是 由 單片 極 板 組 合 而 成， 單片 極 板又 由基 極 (又 叫 極 柵 )和 活 性物 質(zhì) 構(gòu) 成。 同 時(shí)采 用 PWM調(diào) 制方式， 使 充電電流成為 脈沖 電流，以 減 少蓄 電池的 極 化，提高充電 效 率。相 反 ，高于 該 溫度蓄 電池要 求 充電電 壓 較低。 太陽能電池組件的輸出功率取決于太陽輻照度、太陽能 光譜的分布和太陽能電池的溫度。 太陽能電池的種類及其區(qū)別 目前世界上有 3種已經(jīng)商品化的硅太陽能電池：單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、非晶硅太陽能電池。環(huán)境污染和能源短缺已經(jīng)直接威脅我國的可持續(xù)發(fā)展。太陽能電池的產(chǎn)量年增長率在 40%以上，已成為發(fā)展最迅速的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一，其應(yīng)用規(guī)模和領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大，從原來只在偏遠(yuǎn)無電地區(qū)和特殊用電場合使用， 發(fā)展到城市并網(wǎng)系統(tǒng)和大型光伏電站。 inverte2021 級(jí)蘭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 緒論 人類社會(huì)進(jìn)入 21世紀(jì)，正面臨著化石燃料短缺和生態(tài)環(huán)境污染的嚴(yán)重局面。從而使許多國家重新加強(qiáng)了對(duì)太陽能及其它可再生能源技術(shù)發(fā)展的支持 （ 尤其是工業(yè)發(fā)達(dá)國家 ） 。這就是“光生伏打效應(yīng)”。太陽能電池組件的輸出功率等于流經(jīng)該組件的電流與電壓的乘積，即 P=V*I。 ④ 防 止 負(fù)載 、太陽電池 組件或 蓄 電池 極性反接 的電路 保護(hù) 。 2021 級(jí)蘭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 （ 4） 智 能型 控 制 器：采 用 帶 CPU的 單片 機(jī) （ 如 Intel公司的 MCS51系 列 或 Microchip公司PIC系 列 ） 對(duì) 光伏電源系統(tǒng)的 運(yùn) 行 參 數(shù) 進(jìn) 行高速 實(shí) 時(shí)采 集，并 按 照一定的 控 制規(guī) 律 由 軟件 程 序 對(duì) 單 路 或 多路光伏 陣列 進(jìn) 行 切 離 /接 通 控 制。 當(dāng) 冬季 和 連陰 天 由于太陽 輻 射 能 減 少 ， 而出 現(xiàn) 太陽能電池方 陣 充電不足的 情況時(shí) ，可 啟 動(dòng) 光伏電站備用電源 — 柴 油發(fā)電 機(jī)組 給 蓄 電池 組 補(bǔ)充充電，以 保持 蓄 電池 組 始 終 處 于 淺 放 電2021 級(jí)蘭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 狀態(tài) 。由還 原物 質(zhì) 構(gòu) 成的電 極 為 負(fù) 極 。 直流 交流逆變器 眾 所 周 知 ， 整 流 器 的功能 是將 50HZ的交流電 整 流成為 直 流電。由于目 前 太 陽電池的 價(jià)格 偏高，為了 最 大 限度 地利用太陽電池，提高系統(tǒng) 效 率， 必須 設(shè) 法 提高 逆 變 器 的 效 率。 10％ 。 （ 4） 輸 出 電 壓 的 波形 失 真 度： 當(dāng)逆 變 器 輸 出 電 壓 為 正弦波時(shí) ，應(yīng)規(guī)定 允 許 的 最 大 波形 失 真 度 （ 或 諧 波 含 量 ）。2021 級(jí)蘭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 容 量 較大的 逆 變 器 還應(yīng) 給 出 滿負(fù)荷 效 率 值 和低 負(fù)荷 效 率 值 。 圖 25所示的 推 挽 電路， 將升 壓 變 壓 器 的中 心 抽 頭 接 于 正 電源，兩 只 功率 管 交替工作， 輸 出 得 到交流電 輸 出 。 太陽能光伏電源系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)包括：負(fù)載用電量的計(jì)算，太陽能電池方陣面輻射量的計(jì)算，太陽能電池、蓄電池用量的計(jì)算和二者之間相互匹配的優(yōu)化設(shè)計(jì)，太陽能電池方陣安裝傾角的計(jì)算等。開關(guān)模式信號(hào)是利用正弦波參考信號(hào)與一個(gè)三角載波信號(hào)互相比較來生成的，主要有單極性和雙極性兩種類型，在開關(guān)頻率相同的情況下，由于雙極性 SPWM 控制產(chǎn)生的正弦波，其中的諧波含量和開關(guān)損耗均大于單極性，故本系統(tǒng)采用的是單極性 SPWM控制。 （ 4）太陽能電池方陣的光電轉(zhuǎn)換效率，受到電池本身的溫度、太陽光強(qiáng)和蓄電池電壓浮動(dòng)的影響。 太陽電磁輻射中 99． 9%的 能量 集中在紅外區(qū)、可見光區(qū)和紫外區(qū)。理論上講，光伏發(fā)電技術(shù)可以用于任何需要電源的場合，上至航天器，下至家用電源，大到兆瓦級(jí)電站，小到玩具，光伏電源可以無處不在。 （ 7） 太陽能建筑 將太陽能發(fā)電與建筑材料相結(jié)合，使得未來的大 型建筑實(shí)現(xiàn)電力自給，是未來一大發(fā)展方向。 TL494 的 8 腳和 11 腳作并聯(lián)輸出 PWM 信號(hào)來控制場效應(yīng)管 Q1 ,以維持恒流充電時(shí)電流恒定或在恒壓充電時(shí)的電壓恒定。 （ 2）太陽能電池方陣中電池組件串聯(lián)數(shù)的計(jì)算公式： Ns =UR / UOC = ( Uf + UD + Uc )/ UOC UR ：太陽電池方陣輸出最小電壓； UOC ：太陽能電池組件的最佳工作電壓； Uf ：蓄電池浮充電壓； UD ：二極管壓降，一般取 ； Uc ：其它因素引起的壓降。 采 用 該 電路結(jié) 構(gòu) ， 使逆 變電路功率 密 度 大大提高， 逆 變 器 的 空載 損耗 也相應(yīng)降低， 效 率 得 到提高。 逆 變 器 應(yīng) 保證 在 額 定 負(fù)載 下可 靠起動(dòng) 。 （ 8） 額 定 逆 變 輸 出效 率 ： 整 機(jī)逆 變 效 率高 是 光伏發(fā)電用 逆 變 器 區(qū) 別 于通用型 逆 變 器 的一個(gè)顯 著 特點(diǎn) 。 輸 出 電 壓穩(wěn)定 度 表 征 逆 變 器 輸 出 電 壓 的 穩(wěn)壓 能力。 3％ 或177。 （ 2） 正弦波逆 變 器： 正弦波逆 變 器 輸 出 的交流電 壓 波形 為 正弦波 。 實(shí)際 上 ，電池的 端 電 壓 隨充電和 放電的過程 而 變化。 材 料有 木 質(zhì) 、 塑 料、 硬 橡膠 、 玻璃絲 等， 現(xiàn) 大多 采 用 微孔 聚 氯乙烯塑 料。 （ 2） 串聯(lián) 型充 放 電 控 制 器： 串聯(lián) 型充 放 電 控 制 器 和并 聯(lián) 型充 放 電 控 制 器 電路結(jié) 構(gòu) 相 似 ， 唯 一區(qū) 別 在于開 關(guān)器件T1的 接法 不 同 ，并 聯(lián) 型 T1并 聯(lián) 在太陽電池方 陣輸 出 端 ， 而 串聯(lián) 型 T1是 串聯(lián) 在充電 回 路中。 （ 2） 串聯(lián) 型 控 制 器： 利用 機(jī)械 繼 電 器控 制充電過程，并在 夜 間切 斷光伏 陣列 。通過一種 繼 電 器或 電 子 開 關(guān) 連 結(jié) 負(fù)載 ，可在 某 給 定低 壓點(diǎn) 自 動(dòng) 切 斷 負(fù)載 。一個(gè)組件上，太陽能電池的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量是 36 片，能提供大約 17V 電壓，正好能為額定電壓為 12V 的蓄電池進(jìn)行有效的充電。它由太陽能電池方陣、充電放電控制器、蓄電池組、直流 /交流逆變器等部分組成，其系統(tǒng)組成如圖 21所示。根據(jù)這個(gè)簡易系統(tǒng)研究分析了太陽能光伏電源的影響因素，合理優(yōu)化了系統(tǒng)的配置，以提高系統(tǒng)的性能，最終提高了太陽能的轉(zhuǎn)換效率。 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 太陽能光伏電源畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 摘要 .............................................................................................................................................. ABSTRACT ...................................................................................................................................... 1 緒論 ........................................................................................................................................ 1 2太陽能光伏電源系統(tǒng)的原理及組成 ..................................................................................... 2 太陽能電池方陣