【正文】 兩位數(shù)的百分比水平。本文選擇太陽(yáng)能作為對(duì)象來(lái)進(jìn)行 清潔能源應(yīng)用研究探討。 智能化的大電網(wǎng)，電動(dòng)汽車和大規(guī)模的使用太陽(yáng)能風(fēng)能的結(jié)合，應(yīng)該是最經(jīng)濟(jì)、最有效、最環(huán)保和最可持續(xù)的能源解決方案。資料顯示，太陽(yáng)每秒鐘照射到地球上的能量相當(dāng)于 500 萬(wàn)噸煤。 風(fēng)能在世界新能源格局中的重要性不言而喻，人們對(duì)風(fēng)能的研究已經(jīng)相當(dāng)廣泛，風(fēng)能的應(yīng)用技術(shù)也日趨成熟。要發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，還必須少用些煤 。在化石能源的清潔化方面，我國(guó)己經(jīng)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。 清潔能源不能等同于“新能源”。清潔能源的研究和應(yīng)用，是我們珍愛(ài)地球、保護(hù)資源，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑和手段?！? 國(guó)家已經(jīng)將“節(jié)能、減排”項(xiàng)目列入政府的工作范圍。 2 第 1 章 緒論 研究背景 切爾諾貝利核電站的創(chuàng)傷還未撫平，福島核電站的幾次爆炸又把人們的心提到了嗓子眼。而我國(guó)幅員遼闊，太陽(yáng)能資源也很豐富， 這對(duì)我國(guó)普及太陽(yáng)能光伏技術(shù)和利用新能源提供了有利保障。 光伏發(fā)電可以從根本上解決人類的能源問(wèn)題，清潔無(wú)污染、太陽(yáng)能也是可再生能源。 目前，隨著太陽(yáng)能應(yīng)用技術(shù)的不斷提高，國(guó)家政府的大力扶持，太陽(yáng)能的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，目前我們國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能的應(yīng)用主要在以下幾個(gè)方面：通信和工業(yè)應(yīng)用，包括微波中繼站、光纜通信系統(tǒng)等；農(nóng)村和邊遠(yuǎn)地區(qū)的獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)，主要包括太陽(yáng)能戶用 系統(tǒng)、太陽(yáng)能照明等； 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。該設(shè)計(jì)主要適合中小型光伏系 統(tǒng)，具有電路簡(jiǎn)單、功能較全等優(yōu)點(diǎn)。其中并網(wǎng)逆變器技術(shù)的發(fā)展在很大程度上提高了太 陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電的效率，降低了其發(fā)電成本。 I 太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)分析與簡(jiǎn)易設(shè)計(jì) 摘 要 目前，太陽(yáng)能正經(jīng)歷著由補(bǔ)充能源向替代能源發(fā)展的歷史階段。由于電力電 子技術(shù)的快速發(fā)展以及人們對(duì)太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電重視程度的增加，使得太陽(yáng)能 光伏并網(wǎng)發(fā)電發(fā)展非常迅速。 本文介紹了光伏發(fā)電的背景 ,研究了光伏發(fā)電的基本原理 ,在此基礎(chǔ)上針對(duì)項(xiàng)目要求設(shè)計(jì)出一款符合要求的獨(dú)立光伏系統(tǒng) ,包括控制器基本功能的實(shí)現(xiàn)、控制器的保護(hù)功能和逆變器的主要電路設(shè)計(jì)及主程序流程。 關(guān)鍵詞 ： 光伏系統(tǒng)，控制器， 逆變器 II The analysis and simple design of solar power system ABSTRACT At present, it is the historical stage that solar energy is changing from additional energy to alternative energy. As the rapid development of power electronics and increasing attention of solar photovoltatic making the development of solar photoaoltaic power generation is very fast. The grid inverter technology has greatly improved the solar photoaoltaic power generation efficiency and reducing their cost of electricity. This paper describes the background of the photovoltaic power generation, and studies the basic principles of photovoltaic power generation. On this basis, there is a project designed to meet the requirements of an independent photovoltaic system, including the realization of the basic functions of controller, controller of protection Inverter and the main circuit design process and the main program. This design is suit for small and mediumsized photovoltaic system, with the advanges of simple circuit, and pleted function. KEY WORDS: Photovoltaic systems, Controller, Inverter III 目 錄 前 言 ..................................................................................................... 1 第 1 章 緒論 ........................................................................................... 2 研究背景 ................................................................................... 2 太陽(yáng)能光伏發(fā)電的實(shí)用價(jià)值和意義 ......................................... 3 清潔能源技術(shù)經(jīng)濟(jì)性研究現(xiàn)狀 ................................... 3 我國(guó)太陽(yáng)能資源的分布 .............................................. 5 光伏發(fā)電的研究應(yīng)用現(xiàn)狀和前景 ............................................ 6 國(guó)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀 ...................................................... 6 國(guó)內(nèi)研究應(yīng)用現(xiàn)狀 ...................................................... 8 太陽(yáng)能光伏發(fā)電的前景 .............................................. 9 課題的研究?jī)?nèi)容與目標(biāo) ........................................................... 9 第 2 章光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)及基本原理 ................................................ 10 太陽(yáng)能光伏電池的發(fā)電原理 .................................................. 10 太陽(yáng)能光伏電池的特性 .......................................................... 11 太陽(yáng)能光伏電池的等效電路 ..................................... 11 太陽(yáng)能 光伏電池的外特性曲線 ................................. 12 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成 .................................................. 14 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類 .................................................. 15 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng) 的特點(diǎn) .................................................. 16 第 3 章太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì) ................................................................ 18 太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)原則 .............................................. 18 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量設(shè)計(jì) .......................................... 19 蓄電池設(shè)計(jì)方法 ........................................................ 19 太陽(yáng)能電池陣列設(shè)計(jì) ................................................ 23 蓄電池和光伏組件方陣設(shè)計(jì)的校核 ......................... 24 太陽(yáng)能電池方陣傾角的確定 ..................................... 25 太陽(yáng)能電池方陣平面上的輻射量 計(jì)算 ..................... 26 太陽(yáng)能電池方陣前后間距的計(jì)算 ............................. 26 控制器設(shè)計(jì) ............................................................................. 26 最大功率跟蹤點(diǎn)控制設(shè)計(jì) ......................................... 26 充放電控制設(shè)計(jì) ........................................................ 27 IV 保護(hù)措施 .................................................................... 29 控制器的幾個(gè)重要指標(biāo) ............................................ 29 逆變器設(shè)計(jì) ............................................................................. 30 逆變器原理 ............................................................... 30 SPWM 產(chǎn)生電路 ........................................................ 32 保護(hù)電路 ................................................................... 34 功率器件 IGBT 的驅(qū)動(dòng)及保護(hù)原理 .......................... 35 線路設(shè)計(jì) ................................................................................. 36 光伏系統(tǒng)的其它硬件設(shè)計(jì) ...................................................... 36 結(jié) 論 ..................................................................................................... 37 謝 辭 ..................................................................................................... 38 參考文獻(xiàn) ............................................................................................... 39 外文資料翻譯 ....................................................................................... 40 1 前 言 在地球資源日漸枯竭的今天，太陽(yáng)能作為一種“取之不盡，用之不竭”的安全、節(jié)能、環(huán)保 型 新能源越來(lái)越受到世人的關(guān)注，各國(guó)政府或企業(yè)紛紛把可持續(xù)發(fā)展的目光投向太陽(yáng)能這一新 型 能源領(lǐng)域。 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，主要包括城市與建筑結(jié)合的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)和大型的荒漠光伏電站，目前這類應(yīng)用尚處于試驗(yàn)示范階段。專家預(yù)言，太陽(yáng)能將是 21 世紀(jì)最理想的新能源之一。因此，光伏發(fā)電具有非常廣闊的前景。在中東局勢(shì)推高油價(jià)之后，核電危機(jī)來(lái)臨之際，我們需要什么樣的新能源 ?美國(guó)伯恩斯坦研究公司分析師表示 ：“ 日本本州地震可能會(huì)成為一個(gè)催化劑，從根本上改變我們解決全球能源問(wèn)題的方法。中國(guó)政府鄭重承諾到， 到 2020 年，單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值碳排放比 2020 年