太阳能发电系统设计Word格式文档下载.docx

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太阳能；

光伏发电；

蓄电池；

控制；

逆变器；

Abstract

Enteringthe21stcentury,humanbeingsarefacingtorealizethesustainabledevelopmentofeconomyandsociety,andenergyproblembecomesmoreandmoreserious.Andsolarpowerareconsideredthemostrepresentativeofnewandrenewableenergy，Thepowertechnologyofsolarenergyandwindattackworld’sattention.Therefore,thephotovoltaicpowergenerationsystemplaysaverypositiveroleinsolvingtheenergyproblem,andhasdevelopedrapidlyinrecentyears.

Thepaperofthekeyforphotovoltaicpowergenerationdevicebatterycharginganddischargingcontrolmoduleandtheinvertermoduleofscientificandmeticulousdesign,inaddition,thecontentofminimumCPUsystemdesign,DCACandDC-DCconversioncircuitdesign,indicatingthepartofthecircuitdesignwerealsodescribedindetail.Andinviewofthepresentmarketconventionalchargecontrollerofbatterychargeanddischargecontrolunreasonable,andprotectionisalsoinadequate,makingthelifeofthebatteryrelationshipthat,thestudyidentifiedaschemebasedonMCUsolarchargecontroller,inverterusingSPWMmodulationmethod,simplifyingthedrivecircuitdesign.SoftwaredesignMeter,theinstantaneousvoltagefeedbackcircuitprotectionfunctionhasbeenadded,thesisdescribestheoverallframeworkofsoftwaredesign,giventhevariouspartsoftheprogramcodeandthesystemcontrolflowchart.Finally,throughthesoftwaresimulationofthewholesystemsimulation,cansatisfythebasicperformancerequirements,hasthepracticalapplicationsignificance.

Thispapermainlyinthesolarbatterychargeanddischargemode,thefunctionalrequirementsofthecontrollerandthepracticalapplicationaspectsdoanalysis,completedthehardwarecircuitdesignandsoftwaredevelopment,realizetheefficientmanagementofthebattery,havingthemeaningofinnovation.

Keyword:

pvpower;

photovoltaicpowergeneration;

battery;

control;

inverter；

第1章绪论1

1.1太阳能的应用及特点1

1.2研究背景及意义2

1.3光伏发电系统概述4

1.3.1离网型光伏发电系统6

第2章光伏发电系统整体结构8

2.1光伏发电系统整体结构8

2.2太阳能电池板9

2.3功率变换器10

2.3.1变换器的种类10

2.3.2光伏发电系统中变换器及其作用10

2.4储能元件单元11

2.4.1储能元件的分类11

2.4.2储能元件的作用12

第3章电池板及蓄电池的参数计算与选择14

3.1太阳能电池板参数计算及选择14

3.2蓄电池参数计算及选择16

3.2.1铅酸蓄电池的充电特性16

3.2.2铅酸蓄电池的放电特性18

3.2.3铅酸蓄电池充电方式19

第4章蓄电池充电控制器的设计23

4.1系统层次原理图23

4.2单片机最小系统24

4.2.1数据存储器扩展26

4.2.2复位电路设计27

4.2.3时钟电路设计27

4.2.4CPU最小系统图28

4.3充放电电路28

4.4光耦驱动电路29

4.5AC/DC转换电路30

4.5.1ADC0804的简介30

4.6LCD显示电路33

4.7串口通信电路34

4.8太阳能充电控制器的软件设计36

第5章变换器主电路设计37

5.1几种变换器的特点37

5.2MPPT控制电路39

5.3升压变换器40

5.3.1DC/DC升压变换器的选择40

5.3.2推挽电路的基本原理41

5.4逆变电路41

5.4.1逆变器的选择41

5.4.2全桥逆变模块42

5.4.3全桥逆变器控制技术42

5.5控制芯片43

5.5.1PIC16F73供电电源43

5.5.2时序和死区电路44

5.5.3光耦隔离电路44

5.5.4电压反馈检测电路45

5.6PWM控制电路系统图46

参考文献47

致谢48

附录49

第1章绪论

太阳能的应用及特点

世界经济的快速发展，与化石能源息息相关，能源是人类社会存在和发展的重要物质基础。

能量遵循守衡定律，它不会产生也不会消失，只能从一种形式转化为另一种形式。

在经济快速发展的21世纪，能源却在迅速枯竭。

工业生产对化石能源需求量的日益增加与其储存的逐渐减少所引起的结构性矛盾日益成为能源安全所面临的最大难题。

根据社会经济学家和科学家们对形势的估计，全球石油储量约有一千亿吨到一千五百亿吨，以1995年的年开采量33.2亿吨估算，石油将在21世纪中叶全部用完。

天然气储备大约在十三万至十五万兆立方米范围内。

如果假设年开采量恒定在2300Mcm3，也将在六十年左右内全部用完。

煤炭是传统化石能源里存储量较多的，全球总共约有5600亿吨。

若煤炭的年开采量，按照1995年统计的33亿吨计算，大约可以还维持169年。

如果那个时候新的能源体系尚未建立，能源危机将席卷全球，而且越是依赖于化石资源的国家，受害就越严重。

能源的供应不足，必然引起经济上的大幅衰退和各国之间的冲突。

近10年来，因为化石能源而频繁引发战争就是证明，每一次战争都牵扯到能源的重新分配。

如果不从根本解决能源问题，这种全球性质的战略冲突，今后还会发生。

总而言之，能源危机一触即发。

我国技术可开发能源蕴藏量见表1.1。

由表1.1可以看出，即使将太阳能以外的所有可再生能源加在一起，也不能满足我国未来对太阳能的需求。

太阳能作为清洁的可再生能源即将代替常规能源，成为拯救经济发展的“救星”。

表1.1我国可开发资源蕴藏量

技术可开发资源种类

蕴藏量

生物质能（年产量）

10.0亿吨标准煤

水能

5.4亿千瓦

风能

陆上和近海总计7~12亿千瓦

太阳能

960万平方公里接收太阳能辐射能17000亿吨标准煤

目前我国正在工业化和城市化的加速阶段，经济发展带来的一系列的能源问题和环境问题，正严重威胁着我国经济的可持续发展，资源有效利用与经济发展、环境污染与国民生活质量之间的协调发展是我国现阶段需要合理处理的事情。

这些都在提醒着我国政府，加大改革力度，在合理利用已有资源的基础上，“政府支持”尽快开发新能源，实现“绿色循环体系”。

太阳能具有以下明显的优点：

能源清洁：

不会对环境产生负面影响，不会像燃烧化石能源那样，向大气排放量废气和颗粒物，造成雾霾天气和燃料废渣的大量堆积，影响环境质量；

能量“之不竭”：

太阳光是个源源不断的可再生能量，在人类出现之前就在发光发热，给地球带来光明，据科学家的推断，太阳至少还有四十多亿年的寿命；

能源“随处可得”：

基本上不受地域限制，有光照的地方就有太阳能；

可就近供电,不必长距离输送,避免了输电线路上的电能损失,而且能提高整个能源系统的安全性和可靠性；

发展前景好：

随着能源危机的越演愈烈，世界各国都在着力开发新能源，随着研究的深入和科学技术的进步，光伏发电装置的转换效率会越来越高，而且太阳能的开发和利用只需要装置和技术的支持，不需要能源成本，因此具有很好的经济性。

这些优势使得光伏产业具有巨大的发展潜力，但是能量密度低，容易受气象条件影响的缺点使得太阳能的综合利用受到一定程度的限制。

为了更好的利用太阳能，对光伏发电系统的研究具有深远的意义。

研究背景及意义

电能是社会发展和经济建设的重要保障，它和高科技的紧密结合创造了丰富多彩的人类生活，同时电能的广泛应用也导致全球范围内的电力供应不足现象频繁出现。

从世界范围内来看，火力发电是目前发电的最主要形式，但是由于石油、天然气、煤炭等化石燃料的大量燃烧，不仅带来了能源枯竭问题，也使环境污染，尤其是大气污染问题日益严重。

从2013年年初开始，PM2.5这个词汇不断被人们所关注，恶劣的雾霾天气已经影响到我国的绝大多数城市，而且在2014年又有加