KW光伏发电单相离网220V_逆变器设计开题报告.doc

中 国 矿 业 大 学应用技术学院毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目：1KW光伏发电单相离网220V逆变器设计 学生姓名： 陈孟杰 学号： 20170679 专 业： 电气07-1 班 指导教师： 张同庄 2011年 4月 15日 毕业设计（论文）开题报告一、 本课题的研究意义，国内外研究现状、水平和发展趋势能源是人类不断发展和进步的动力，人类不断地从自然界探索和获取能源以满足以其生存和发展的种种需要，能源的利用水平映射出人类文明发展程度。但在传统的能源结构中，人类主要利用的一次能源是石油、煤炭和天然气等化石能源。这些化石能源经过人类数千年的消耗，能源危机已经展现在人类的面前。在21世纪初进行的关于世界能源数据的调查显示，石油的可开采量为39.9年，天然气可采量为61年，煤炭的可采量为227年。可见能源问题的紧迫性。 从环境的角度看，大量化石能源的开发和利用，已经对人类的生态环境带来严重和后果。二氧化碳是大气中最主要的温室气体，而化石能源的燃烧是一氧化碳,的主要排放源，全世界每天约产生1亿吨温室效应气体，如果不对温室气体采取减排措施，人们预计，全球平均气温每10年将升高02，到2100年全球平均气温将升高135，这将对人类生存空间带来极大的威胁。所以，开发新能源和可再生能源势在必行。太阳能因其分布广泛、可以再生、不污染环境自然成为国际社会公认的理想替代能源，根据国际权威机构预测，到21世纪50年代，全球直接利用太阳能的比例将会发展到世界能源结构中的1315，而整个可再生能源在能源结构中的比例将大于50。太阳能将成为2l世纪最重要的能源之一。 通过上述分析，在能源需求急剧增加而其他能源日益紧张的背景下，太阳能作为一种取之不尽的、无污染的可再生能源已成为当今最热门的能源开发应用的课题之一，它也必将是21世纪最重要的能源之一。因此对光伏发电设计具有巨大应用价值和现实意义。 国内光伏发电现状：我国于1958年开始对光伏电池的生产和应用进行研究，1971年成功将其应用到东方红二号卫星上。由于受到价格与产量的限制，市场发展很慢，太阳能电池的年产量一直徘徊在10Kwp左右。除了作为卫星电源，在地面上太阳能电池仅用于小功率电源系统，如微波中继站、军队通信系统、铁路信号系统、小型户用系统及偏远地区的供电。在1981年1990年间，我国的光伏工业得到一定的巩固与发展，并在一些应用领域建立了示范工程。同时，国家也加大了对光伏发电系统研究及生产的投入，先后从国外引进了多条太阳能电池生产线，除了一条1Mwp的非晶硅电池生产线外，其余全部是单晶硅电池生产线，使我国太阳能电池的生产能力由每年的10KWp发展到45MWp售价也由80元w，下降到40元WP左右。随着国家对产业的不断重视，我国光伏电池的总装机容量和生产能力有较大的提高，到2005年全国光伏组件装机量已达70MWp光伏电池的制造能力也已超过200Mwp，生产企业有十多家。尽管如此，与世界光伏产业发达国家相比还有很大的差距，目前光伏应用比较广泛的国家光伏总装机容量已接近或达到500MW的规模。 我国太阳能光伏电池的年产量约为3MW生产能力约为5-8MW,累计用量约为15MW,同国外相比有很大差距!光伏发电产业生产规模小,水平低，生产成本高，市场培育迟缓，其总体水平落后国外约15年。我国“十五规划提出了解决600万人(即无电人口的10%)的用电问题等目标!这给光伏发电产业提供了前所未有的市场和发展机会。国外光伏发电现状： 20世纪80年代以来，世界各国特别是发达国家相继投入大量的人力、物力开展对太阳能、风能、地热能、生物能等新型可再生能源的研究、开发和利用工作。并制定相应的光伏发电系统的发展计划。1990年德国政府率先推出“一千屋顶计划。1998年进一步提出10万套屋顶计划。日本政府1994年开始实施“朝日七年计划”，总容量185WMp，1997年又宣布实施“七万屋顶计划”，总容量280MWp。意大利1998年实行“全国太阳能屋顶计划”，总容量50MWp，在这类系统中，规模最大的是1997年6月美国宣布的“百万太阳能屋顶计划”，到2010年将安装1014万套光电系统，总安装量3025MWp。表所示为20002004年五年内世界光伏器件的年产量数据，从中可以看到近五年光伏产品需求的强劲上升势头，年平均增长率超过50。充分说明了该产业的迅猛发展态势。美国能源部预测，在今后十年内世界太阳电池销售量将以年均30的速度增长，到2010年将达到46GWp，累计容量将达到20GWp。 近几年国际上光伏发电快速发展，2007年全球太阳能新装容量达2826mwp，其中德国约占47%，西班牙约占23%，日本约占8%，美国约占8%。2007年，在太阳能光电产业链中有大量的投资集中到新产能的提升上。除此之外，太阳能光电企业在2007年间的贷款融资金额增长了近100亿美元，使得该产业规模不断扩大。虽然受金融危机影响，德国、西班牙对太阳能光伏发电的扶持力度有所降低，但其它国家的政策扶持力度却在逐年加大。日本政府2008年11月发布了“太阳能发电普及行动计划”，确定太阳能发电量到2030年的发展目标是要达到2005年的40倍，并在3-5年后，将太阳能电池系统的价格降至目前的一半左右。2009年还专门安排30亿日元的补助金，专项鼓励太阳能蓄电池的技术开发。2008年9月16日，美国参议院通过了一揽子减税计划，其中将光伏行业的减税政策（itc）续延2-6年。我国独立光伏发电的发展趋势： 目前我国已形成的光伏发电应用市场，且每年以20%的速度增长，主要市场为：一 农村。 具体应用系统有独立光伏电站，家用电伏电源，光伏水泵等。二 工业领域。 具体应用系统有光缆通讯，微波通讯，卫星电视接收站，森林防火电源，边防哨所电源，公路信号电源，航标及灯塔电源等。 三 民用商品及其它。 具体应用系统有：太阳能庭院灯，太阳能路灯，太阳能汽车太阳能半导体冷藏箱，太阳帽，太阳能充电器，太阳能计算器。毕业设计（论文）开题报告二、本课题研究内容、研究方法、研究手段和研究步骤研究内容：课题为1KW光伏发电单相离网220V逆变器设计,说明只是针对家用型的太阳能光伏发电系统进行设计。根据太阳能电池板输出功率1KW来进行蓄电池和太阳能电池的选择。研究方法：采用定性和定量相结合的分析方法。 定性和定量的研究方法也就是对文字性叙述和数量式数据进行分析处理的方法.研究手段： 充电控制器选择使用的主电路拓扑为boost升压电路。优点为：效率高，体积小，实惠。缺点：存在着纹波大，开关噪声以及高辐射。采用的控制方式为MPPT（最大功率点跟踪控制）控制，目的是使光伏电池输出功率最大化。逆变器的主电路拓扑采用全桥单相逆变电路。控制方式为PI+DPS的电压电流双环控制（电压外，电流内）。优点为：PI控制简单，参数易于整定等，尤其是和DSP结合后大大提高了系统的可靠性，改善了控制效果，所以采取PID控制。 主电路的主控制方式都是基于MPPT的控制。研究步骤：第一周：收集资料与参考文献第二周：对太阳能电池工作原理进行了解。第三周：对充电控制器进行了解，并选择出使用的DC-DC主电路拓扑（boost升压电路）。控制方式为MPPT控制。第四周：对蓄电池工作原理进行了解，选择出适合课题要求的蓄电池规格。第五周：对逆变器工作原理进行了解，并作出逆变器(DC-AC)电路拓扑（采用单相全桥逆变电路）。选择逆变器控制方式为PI+DPS的电压电流双环控制。（电压外，电流内）选择IPM只能模块完成对逆变器的保护.主控制方式为MPPT控制。第六周：设计逆变器，进行具体参数计算。第七周：设计充电控制器，进行具体参数计算。 第八周：设计出整个系统的主电路图，加入MPPT控制。第九周：设计出整个系统的主电路图，加入MPPT控制。第十周 ：对IPM模块的使用进行设计。第十一周：进行软件部分的设计。第十二周：为答辩设计PPT。第十三周：为答辩做准备。毕业设计（论文）开题报告三、参考文献王兆安，刘进军.电力电子技术. 机械工业出版社，2009，7.曾叶凡，刘志峰，张爱平. 独立光伏发电系统的研究与设计硕士学位论文. 北京：北京工业大学。2008，4.司传涛,周林,张有玉,刘强,冯玉. 光伏阵列输出特性与MPPT控制仿真研究硕士学位论文.重庆：重庆大学. 2009,10,19.严卫洲，潘俊民. 基于MPPT的太阳能光伏充电控制器研究硕士学位论文. 上海: 上海交通大学.韩军,陈道杰.高效率光伏逆变器拓扑结构及功率器件介绍.变频器世界.2009,3