【正文】 C) 均衡電壓 (25176。此過程進(jìn)行時(shí)電流會(huì)有減小的趨勢(shì)，當(dāng)電流減小到一個(gè)確定的閾值，則階段結(jié)束。 階段一：快速充電階段。 2)不能同時(shí)把跟蹤響應(yīng)速度和精 確度做到，因?yàn)橛懈檿r(shí)確定的步長(zhǎng)相矛盾。如果發(fā)現(xiàn)擾動(dòng)后的功率沒有擾動(dòng)之前的大， 那么就可以得出擾動(dòng)方向錯(cuò)誤的結(jié)論，接下來向著相反方向進(jìn)行干擾。產(chǎn)生的這個(gè)較小干擾信號(hào)具有不變的步長(zhǎng)，改變的有兩個(gè)方向，一個(gè)是增大功率的，另一個(gè)是減小功率的。因此，只要滿足輸出電壓為總電壓的一半，電源同樣有最大輸出功率。 圖 PWM 波 輸出 原理圖 圖 PWM 調(diào)節(jié) 原理圖 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 39 最大功率點(diǎn)跟蹤控制 最大功率點(diǎn)跟蹤（ MPPT）指的是實(shí)時(shí)跟蹤日照強(qiáng)度和溫度的變化，及時(shí)調(diào)整 DC/ DC 變換器，最終的目的是達(dá)到用電設(shè)備的阻抗與太陽能電池方陣的輸出阻抗能夠匹配，實(shí)現(xiàn)最大工作點(diǎn)運(yùn)行 系統(tǒng)。在現(xiàn)在的應(yīng)用中，中小功率的逆變裝置的結(jié)構(gòu)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 38 上幾乎都有 PWM 的應(yīng)用。對(duì)此電路控制策略是使用的當(dāng)前應(yīng)用十分廣泛的 PWM 控制方式，用脈寬波經(jīng)過驅(qū)動(dòng)電路來控制開關(guān)器件 IGBT 的開通和關(guān)斷。然后把控制電路中的驅(qū)動(dòng)電路，信號(hào)采集電路使用的芯片進(jìn)行了介紹。 IR2110 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下 圖 IR2110 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 對(duì) IR2110 引腳的介紹： LO 腳 1 ：低端輸出 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 35 COM 腳 2 ：公共端 Vcc 腳 3 ：低端固定電源電壓 Nc 腳 4 ： 空端 Vs 腳 5 ：電源偏移電壓 VB 腳 6 ：高端浮置電源電壓 HO 腳 7 ：高端輸出 Nc 腳 8 ：空端 VDD 腳 9 ：邏輯電源電壓 HIN 腳 10 ：邏輯高端輸入 SD 腳 11 ：關(guān)斷 LIN 腳 12 ：邏輯低端輸入 Vss 腳 13 ：邏輯電路地電位端，其值可以為 0V Nc 腳 15 ：空端 IR2110 接線圖： 圖 IR2110 芯片 的驅(qū)動(dòng)電路 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 36 本章小結(jié) 本章是整篇論文的工作重點(diǎn)。 DC/DC 變換器驅(qū)動(dòng)電路 參考一些文獻(xiàn)資料后，對(duì)比各種芯片驅(qū)動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)，我選擇 EXB841 芯片作內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 33 為 Boost 變換器開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)芯片。 2）可以給 IGBT 輸入最為合適的開通電壓，一般柵極上要加 +15 V 就可以。 不止在本設(shè)計(jì)中，電力電子器件的控制大都不可以直接用低電能的控制信號(hào)來實(shí)現(xiàn)正常工作要求。因?yàn)樵诘蛪旱那闆r下，它的開關(guān)頻率還是比較高的 ，而且通態(tài)時(shí)候的壓降也不是很大，損耗小。決定選取的電壓互感器型號(hào)為 CHV25P。于是，輸出電壓 Uo 與輸入電流 Ip 的關(guān)系為： mRIpUo ??? 10005 （ ） 與此同時(shí)，在電流傳感器輸出端后面我們要加入一個(gè)電壓跟隨器，這樣做的為了使得控制電路和主電路中有隔離，減小后級(jí)電路對(duì)前面電路的影響。它的好處在于幾乎不消耗能量就能得到高質(zhì)量的電流信號(hào)。電壓信號(hào)的得到是根據(jù)兩個(gè)分壓電阻的比例在上面產(chǎn)生的不同壓降得到的 [19]。 帶入數(shù)值得出 Uf=。出于綜合考慮，本設(shè)計(jì)采用方案二全橋逆變。這時(shí)負(fù)載兩端的電壓成了有正負(fù)極性的交流電。半橋逆變器原理圖如圖所示。 設(shè)計(jì)中用 PSIM 對(duì)使用的電路進(jìn) 行仿真如下 圖 Boost升壓電路仿真圖 圖 Boost仿真波形圖 逆變器 的方案選擇 方案一：半橋式逆變器。 方案中電感計(jì)算： ? ?2 DD1RT 2?L （ ） 其中 R=Vo/Po、 T=1/f、 D= 帶入數(shù)值得出 L 為 36mH。該電路采取直接直流升壓，電路結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，損耗較小，效率較高。推挽式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的輸出是雙向的，它既可以向負(fù)載輸出電流，也可以從負(fù)載中抽取電流。而如果蓄電池組的容量太小的話，它就不能滿足用戶對(duì)它的需求，設(shè)計(jì)也失去了意義。以便有一定的富余。 一個(gè)蓄電池的額定工作電壓是 12V 的，設(shè)計(jì)的電路中，逆變器輸入電壓是內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 24 48V直流電，經(jīng)過逆變后達(dá)到 50 赫茲 220V的家用電。這樣才能為用戶提供更好質(zhì)量的電能。 所以選擇 PW500 電池板，最大功率 140W，工作電壓 ，工作電流 8A 的電池板四塊。 c 太陽能電池并聯(lián)數(shù)計(jì)算 電池組件日發(fā)電量： zop CKhIQ ???? ocP () Ioc 為最佳工作電流， Kop 斜面修正系數(shù) ， Cz衰減修正系數(shù) 據(jù)得出 Qp=64W。 總功率 6362W 圖 普通 家庭用電情況，某月的收據(jù) 經(jīng)統(tǒng)計(jì)，確定一般家庭用電為每月 130 度，平均日用電量為 度。對(duì)負(fù)載的確定其實(shí)是比較復(fù)雜的，即使用電器的功率和工作電壓都可以從說明書或者廠家得到。對(duì)于類型繁多的器件還做了一些分類的介紹。所以盡量減小逆變過程中導(dǎo)致的波形畸變也是對(duì)逆變器的要求。 逆變器后輸出波形畸變要小 假如經(jīng)過逆變器后的波形不是清晰的波，而是里面存在著很多諧波分量，那么所產(chǎn)生的電能質(zhì)量將會(huì)大打折扣。所以要求逆變器要有足夠的安全性，穩(wěn)定性。是系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，所以對(duì)它有如下幾點(diǎn)要求： 逆變器的轉(zhuǎn)換 效率要高 轉(zhuǎn)換效率在光伏發(fā)電系統(tǒng)中一直是一個(gè)十分受重視的問題。電路中的四個(gè)開關(guān)管按照給定 PWM信號(hào)交替導(dǎo)通。到了 Q1 基極上的脈沖消失的時(shí)候，兩個(gè)開關(guān)管都關(guān)斷，集電極和發(fā)射極的電壓都成了直流輸入電壓。單相逆變器從電路結(jié)構(gòu)上可的不同，可以分為三類。 逆變器分類 逆變器的分類有很多種，根據(jù)逆變?cè)淼牟煌?，可以將逆變器分為脈寬調(diào)制? ?PWM 逆變器、 梯波疊加自激振蕩型逆變器和階 逆變器等。我們常見的應(yīng)急電源，一般都是把直流電瓶逆變成 220V交流的。 4）脈沖充電 脈沖充電的方式是把一種周期性的電流注入到蓄電池。有兩階段和三階段兩種方法。 2）恒流充電 恒流充電是指輸入給蓄電池的是恒定的電流。當(dāng)有的用電設(shè)備需要的啟動(dòng)電流很大 ,超出光伏陣列所能提供的電流值 ,這時(shí)候可以用蓄電池來短暫的提供這個(gè)電流讓設(shè)備啟動(dòng) .增強(qiáng)系統(tǒng)的實(shí)用性 . 在家用光伏發(fā)電系統(tǒng)中 ,我們對(duì)蓄電池有以下幾點(diǎn)要求 : 1）具有深循環(huán)放電性能。 3）免維護(hù)蓄電池：免維護(hù)電池在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)點(diǎn)電解液的消耗小 ,不需要時(shí)常添加蒸餾水 .而且它還有普通電池耐震 ,在溫度高的環(huán)境也可以正常工作 ,自身體積也小于一般電池 .他的使用壽命也長(zhǎng)于其他電 池 . 蓄電池的作用 在獨(dú)立家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的作用體現(xiàn)在如下幾點(diǎn)： 1）能量存儲(chǔ)，為獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)不間斷的供電。在整個(gè)系統(tǒng)的主回路中，光伏電池產(chǎn)生的電能電壓最低，到最后供負(fù)載使用的 220V交流點(diǎn)差距很大，所以，回路中難免要用到 DCDC 升壓電路，另外，在進(jìn)行最大功率跟蹤控制的時(shí)候有時(shí)候還需要降低電壓。 2）蓄電池充電控制。但是 Cuk變換電路的成本高于其他，因?yàn)槭褂玫钠骷嘤?boost 電路等。以滿足下級(jí)電路需要。但是他只能用于降壓，不能升壓，而且輸入端必須并聯(lián)電容。直流斬波變換器的工作原理主要是通過調(diào)節(jié)控制開關(guān)，將一種持續(xù)的直流電壓變換成另一種直流電壓，或可調(diào)或固定，其中二極管起續(xù)流作用，用 LC 電路來濾波。 DC/DC 變換器的工作原理是通過控制電路中可控開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷，以電容和電感為儲(chǔ)能器件，輸出直流電壓的斬波變換電路。在溫度降低的過程中，太陽能 電池的功率會(huì)有增大。下圖是太陽能電池的等效電路。在其工作的各種狀態(tài)中，只有開路電壓和短路電流相乘的數(shù)值是最大的。 3）光電轉(zhuǎn)換效率 η 太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率這一參數(shù)是一塊電池好與不好的標(biāo)志，決定一個(gè)系統(tǒng)能不能高效的運(yùn)行。 1）短路電流 Ise ：正常的工作狀態(tài)下，使 u=0 時(shí)，此時(shí)的電流就是電池片的短路電流，短路電流隨著光強(qiáng)的變化而變化?！肮馍蛐?yīng)”產(chǎn)生有兩種情況，一種是在半導(dǎo)體和金屬相接觸面上光電子的聚攏，還有就是在半導(dǎo)體不均勻的部分發(fā)生聚集。本章后半部分還對(duì)太陽能發(fā)電系統(tǒng)做了簡(jiǎn)單論述。 （ 3）分布式建設(shè)，發(fā)供電采用就近原則，因而不需要和大電網(wǎng)連接，不需要投入大量的資金和時(shí)間來建設(shè)輸變電工程 [5]。 家用太陽能 發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn) （ 1）太陽能 相比要環(huán)保很多，而且可以說是無窮無盡的 。 （四） 逆變器 現(xiàn)在生產(chǎn)的逆變器分為 220V 和 110V 兩種?？刂葡到y(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)最大功率輸出。它關(guān)系著整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。這對(duì)蓄電池起到保護(hù)作用。本設(shè)計(jì)為獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)，它主要由光伏陣列， boost 升壓變換器，逆變器和存儲(chǔ)器件構(gòu)成。這些都是阻礙光伏發(fā)電的重要因素。這些都是阻礙光伏發(fā)電的重要因素。這些對(duì)太陽能發(fā)電的發(fā)展有著巨大的意義。我國政府對(duì)太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)也給予了大力扶持， 國家在太陽能光伏發(fā)電的相關(guān)方面先后制定了發(fā)展的策略， 在黨中央的帶領(lǐng)下 還在法律方面做出了規(guī)范，還有對(duì)它的一些補(bǔ)貼政策。當(dāng)前，我國批量生產(chǎn)的單晶硅電池板轉(zhuǎn)換效率提高到 14%。尤其到 2020 年，與 2020 年比，增長(zhǎng) %， 2020 年全球光伏新增裝機(jī)量達(dá) 36 GW，超過的風(fēng)能發(fā)電，成為發(fā)展第一快的新能源。第一是如何找到更好電池板，價(jià)格更低可以減少投入，實(shí)現(xiàn)容易，效率高可以節(jié)省數(shù)量和占地面積等。再這樣的背景下，我們只有緊緊的依靠著科學(xué)技術(shù)的力量，把中心放在新能源的開發(fā)利用上，才能找出一條解決當(dāng)前嚴(yán)峻能源和環(huán)境危機(jī)的道路，實(shí)現(xiàn)人類的可持續(xù)發(fā)展。 controller內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 3 目錄 摘 要 ...................................................................................................................... 1 Abstract .................................................................................................................. 2 課題選題背景及研究意義 ......................................................................... 6 課題選題背景 ...................................................................................... 6 我國的太陽能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 ...................................................................... 6 目前光伏發(fā)電在應(yīng)用時(shí)面對(duì)的問題 .................................................. 7 家用 太陽能發(fā)電系統(tǒng) ................................................................................. 7 家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)概述 .................................................................. 7 家用太陽能 發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn) .................................................................. 9 本章小結(jié) ..................................................................................................... 9 第二章 獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ...................................................................... 10 獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ........................................................................... 10 光伏陣列 ................................................................................................... 10 光伏陣列的組成 ................................................................................ 10 光伏電池的參數(shù) ..............................................................