单相光伏并网逆变器的设计

1武汉科技学院毕业设计（论文）任务书课题名称：单相光伏并网逆变器的设计完成期限：院系名称电子信息工程学院指导教师专业班级指导教师职称学生姓名院系毕业设计（论文）工作领导小组组长签字2一、课题训练内容(1)通过毕业设计培养学生综合应用，巩固与扩展所学的基础理论和专业知识，培养学生独立分析、使用计算机解决实际问题的能力。(2)通过毕业设计，培养学生正确的设计思想、理论联系实际的工作作风、严肃认真的科学态度、团结协作的团队精神；(3)训练收集查找太阳能光伏发电系统的中外文专业资料的阅读与翻译能力；(4)学习相关的背景知识，了解、熟悉单相光伏并网逆变器的工作原理及其结构。(5)训练方案选择和比较能力；(6)训练工程设计及实验研究能力；(7)训练计算机编程及应用能力，提高学生计算机软件、硬件和应用系统设计和开发的能力；(8)通过对已完成的工作进行整理，以及毕业设计论文的撰写和毕业答辩，使学生的书面和口头表达能力得到进一步的训练和提高。二、设计（论文）任务和要求（包括说明书、论文、译文、计算程序、图纸、作品等数量和质量等具体要求）(1)设计任务：主要研究单相光伏并网逆变器的设计以及相关电路实现。(2)设计要求：①提交开题报告一份，提交时间3月20日左右，字数在2000～3000字之间，内容需包含课题意义，所属领域的发展状况，本课题的研究内容、研究方法、研究手段和研究步骤以及参考书目等；②提交毕业设计论文一份，正文不得少于10000字，按照武汉科技学院毕业设计模版格式要求规范撰写；③翻译一篇与本课题相关的英文专业资料，其对应的中文翻译不得少于3000字；④绘制各电路单元电路图，并做相关分析，说明；⑤做出相关底层软件的流程、框图，以及相关程序并在条件允许的情况下做出相应程序的软件仿真。3三、毕业设计（论文）主要参数及主要参考资料主要参考资料：[1]杨军.太阳能光伏发电前景展望[J].沿海企业与科技，2005(8).[2]林勇.太阳能光伏并网发电系统[J].上海电力，2005(1).[3]赵玉文.21世纪我国太阳能利用发展趋势[J].中国电力，2000(9).[4]杨海柱，金新民.最大功率跟踪的光伏并网逆变器研究[[J].北方交通大学学，2004(4).[5]张崇巍，张兴.PWM整流器及其控制[M].北京:机械工业出版社，2003.[6]程曙，徐国卿.SPWM逆变器死区效应分析[J].电力系统及其自动化学报，2002(2).[7]张雄伟，曹铁勇.DSP芯片的原理与开发应用[M].北京:电子工业出版社，2000.[8]王念旭.DSP基础与应用系统设计[M].北京:北京航空航天大学出版社，2001.[9]杨海柱，金新民.最大功率跟踪的光伏并网逆变器研究[J].北方交通大学学报2004,28(2).[10]陈兴峰，曹志峰，许洪华等.光伏发电的最大功率跟踪算法研究[J]。可再生能源,2005(1).[11]欧阳名三，余世杰，沈玉梁等.具有最大功率点跟踪功能的户用光伏充电系统的研究[J].农业工程学报，2003,19(6).[12]鹿婷，段善旭，康勇.逆变器并网的孤岛检测方法[J].通信电源技术，2006,23(3).[13]郑诗程，丁明，苏建徽等.光伏发电系统及其孤岛效应的仿真与实验研究[J].系统仿真学报2005,17(12).4四、毕业设计（论文）进度表武汉科技学院毕业设计（论文）进度表序号起止日期计划完成内容实际完成情况检查人签名检查日期12.16-2.26了解可选课题方向查找相关资料熟悉备选课题,确认选题方向并查找相关背景资料。22.27-3.11确认题目及课题侧重点。确定数据采集处理构架及处理器件。33.12-4.4根据设计原理找到创新点，确认基本框架,确认课题基本侧重点及框架、课题设计难点以及研究步骤，完成开题报告。44.5-4.11修改开题报告并最终确认整个方案。学电网监控器的原理，整个系统构成，了解监控跟踪的意义以及基电路结构和实现方法。554.12-4.18硬件电路框架的设计，比较各现有方案的优缺点，画出电路框图。64.19-4.25功率调整电路方案的选定,定器件并完成电路原理图的设计。74.26-5.14数据处理及控制部分设计,系统软件设计。85.15-5.29整理设计材料和文档，编写设计论文，并对相关细节进行修改。95.30-5.31论文修改，格式整理。1武汉科技学院毕业设计（论文）开题报告课题名称单相光伏并网逆变器的设计院系名称电子信息工程专业班级学生姓名1、本课题的研究目的及意义现今各种化石能源逐年减少，人类必须找寻新的替代能源。太阳能作为一种可再生清洁能源得到了人们的青睐。太阳能光伏并网发电已成为新能源开发利用领域的一个重要方向。光伏并网发电就是将光伏发电系统直接与电网相连，省掉了体积庞大、价格昂贵、不容易维护的蓄电池。并网逆变器作为光伏并网发电系统的关键设备之一，其性能对提高光伏发电效率，降低成本具有重要意义。随着太阳能应用技术的发展，光伏发电系统的主流发展趋势无疑将是并网光伏发电。而作为光伏并网发电系统关键装置之一的并网逆变器，其运行性能则直接影响光伏并网发电系统的安全、可靠和高效率运行。目前我国光伏发电系统主要是直流系统，即将太阳电池发出的电能给蓄电池充电，而蓄电池直接给负载供电，如我国西北地区使用较多的太阳能户用照明系统以及远离电网的微波站供电系统均为直流系统。此类系统结构简单，成本低廉，但由于负载直流电压的不同，很难实现系统的标准化和兼容性，特别是民用电力，由于大多为交流负载，以直流电力供电的光伏电源很难作为商品进入市场。另外，光伏发电最终将实现并网运行，这就必须采用成熟的市场模式，今后交流光伏发电系统必将成为光伏发电的主流。2、本课题的国内外发展现状及趋势国内发展现状及趋势：我国太阳能资源非常丰富，大多数地区年平均日辐射量在每平方米4千瓦时以上，理论储量达每年1.7万亿吨标准煤，太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。从全国太阳年辐射总量的分布来看，青藏高原和西北地区、华北地区、东北大部以及云南、广东、海南等部分低纬度地带均为太阳能资源丰富或较丰富的地区。我国太阳能发电产业的应用空间也非常广阔。第一，我国有荒漠面积100余万平方公里，主要分布在光照资源丰富的西北地区，如果利用荒漠安装并网太阳能发电系统则可以提供非常可观的电量。第二，太阳电池组件不仅可以作为能源设备，还可作为屋面和墙面材料，既供电节能，又节省了建材，具有良好的经济效益。第三，迄今我国边远地区仍有较多居民尚未用电，如果单纯依靠架设电网供电，则成本高，建设周期长，不经济。太阳能发电无需架设输电线路，且建设周期短，可以有效解决边远地区用电的难题。近20年来，我国太阳能发电产业长期维持在全球市场1%左右的份额。2005年后，产业有了突飞猛进的发展，无锡尚德、天威英利、新光硅业、赛维LDK、新疆新能源、常州天合、天津京瓷等公司纷纷进入成长期，生产规模不断扩大，技术水平不断提高，企业竞争力不断增强。而且，浙江、保定、四川等地的公司已经开始多晶硅太阳电池的生产或试车，市场上形成了单晶硅和多晶硅两种主打电池产品的局面。目前，我国非多晶硅薄膜电池产业也展现出迅猛发展的势头，很多国内公司通过与国外公司的合作已经开始进行或计划进行非多晶硅2薄膜电池项目的投资。国外发展现状及趋势：太阳能作为一种清洁的可再生的能源受到了许多国家的重视，目前，美，日，欧盟等发达国家相继推出了太阳能光伏计划，其核心器件，光伏并网逆变器的产地也主要集中在美国，德国，日本，澳大利亚等光伏产业比较发达的地区，因发达国家户用光伏发电的广泛应用，使户用并网光伏发电逆变器的技术也较为成熟，在产量大幅度提高的情况下成本和价格却不断的下降。全球太阳能发电产业发展现状及趋势在化石能源日益稀缺的背景下，各国均大力发展太阳能利用，其中日本、欧洲国家(德国)和美国等经济发达、能源消耗大的国家起步较早，在技术和应用上都处于领先地位。由于太阳能发电成本较传统能源高，因此需要政府给予政策扶持。从20世纪90年代末开始，欧美、日本等国家纷纷实行“阳光计划”，在太阳能发电的价格、税收、发展基金等方面给予较大优惠。同时，在政府资助下，欧洲一些高水平的研究机构也加大了太阳能能源利用的研究。3、本课题的研究内容研究重点主要集中在DC-DC和DC-AC两级能量变换的结构。DC-DC变换环节调整光伏阵列的工作点使其达到跟踪最大功率点;DC-AC逆变环节主要使输出电流与电网电压同相位，同时获得单位功率因数，其中DC-AC是研究重心。4、本课题的研究方法和研究步骤研究方法：以实验为主，分析设计为辅，整体分析为主，环节分析为辅。本课题首先分析光伏逆变器的系统结构，再将系统中分解为若干重要环节，控制电路，最大功率跟踪控制MPPT，反孤岛效应的控制等，再分析各个环节在系统结构中的最优选择，最后采用实验的方法验证理论结果。研究步骤：1.查找资料，了解逆变器的功能。2.系统总体设计，根据系统功能，选择各模块所用电路形式。3.参数选择，据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。4.设计总电路图，连接各模块电路。5.软件设计。6.电路安装。7.调试程序，并测量该系统的各项指标。参考文献[1]杨军.太阳能光伏发电前景展望[J].沿海企业与科技，2005(8).[2]CaiXS.AdvancedTechnologyofElectricalEngineeringandEnergy[J].RenewableEnergiesPresent&Future,2005,24(1).[3]林勇.太阳能光伏并网发电系统[J].上海电力，2005(1).[4]赵玉文.21世纪我国太阳能利用发展趋势[J].中国电力，2000(9).[5]PietruszkoSM,GradzkiM.PerformanceofagridconnectedsmallPVsysteminPoland[J].ApplEnergy，2003(74).3[6]杨海柱，金新民.最大功率跟踪的光伏并网逆变器研究[[J].北方交通大学学，2004(4).[7]张崇巍，张兴.PWM整流器及其控制[M].北京:机械工业出版社，2003.[8]程曙，徐国卿.SPWM逆变器死区效应分析[J].电力系统及其自动化学报，2002(2).[9]张雄伟，曹铁勇.DSP芯片的原理与开发应用[M].北京:电子工业出版社，2000.[10]ProdanovicM,GreenTC.Controlandfilterdesignofthree-phaseinvertersforhighpowerqualitygridconnection[J].IEEETransactionsonPowerElectronics,2003,18(1).[11]陈兴峰，曹志峰，焦在强等.基于DSP的20kW单相并网光伏逆变器[J].电气应用，200524(8).[12]王念旭.DSP基础与应用系统设计[M].北京:北京航空航天大学出版社，2001.[13]王长贵，王斯成.太阳能光伏发电实用技术[M].北京:化学工业出版社，2005.[14]杨海柱，金新民.最大功率跟踪的光伏并网逆变器研究[J].北方交通大学学报2004,28(2).[15]GeoffWalker.EvaluatingMPPTconvertertopologiesusingaMATLABPVmodel[J].JournalofElectrical&ElectronicsEngineering,2001,21(1).[16]陈兴峰，曹志峰，许洪华等.光伏发电的最大功率跟踪算法研究[J]。可再生能源,2005(1).[17]欧阳名三，余世杰，沈玉梁等.具有最大功率点跟踪功能的户用光伏充电系统的研究[J].农业工程学报，2003,19(6).[18]鹿婷，段善旭，康勇.逆变器并网的孤岛检测方法[J].通信电源技术，2006,23(3).[19]郑诗程，丁明，苏建徽等.光伏发电系统及其孤岛效应的仿真与实验研究[J].系统仿真学报2005,17(12).[20]JunYin.RecentD