【小电网光伏发电系统设计2600字（论文）】

小电网光伏发电系统设计目录TOC\o"1-2"\h\u20010小电网光伏发电系统设计 18038摘要 116271、离网型光伏发电系统总体设计方案 1243071.1系统总体设计要求 152401.2系统总体设计方案 2161122、系统中主功率变换电路设计 29292.1蓄电池充电电路设计 2147702.2前级升压电路 3229792.3逆变电路的设计 417142.4光伏电池组 573403、光伏发电控制器以及仿真 5306853.1光伏发电控制器整体设计 5298563.2光伏发电系统仿真 6251543.3仿真过程及结果分析 6203总结 730035参考文献 7摘要本文对小型光伏发电系统进行了进一步的研究。分析了小电网光伏发电系统的原理、结构、控制器和蓄电池、逆变器、网络太阳能系统的设计等。重点分析了微电网发电系统的逆变技术和常见的逆变控制方法。根据设计要求，设计了网络型太阳能发电系统，主要功率转换电路的相结构及相关电路参数的选择和设计。本文的研究工作对于电网型发电系统的大规模应用具有一定的现实意义。关键词：光伏发电；蓄电池组；最大功率点跟踪1、离网型光伏发电系统总体设计方案1.1系统总体设计要求本课题的总体目标是设计一套额定功率为1KW的离网型光伏发电系统。该系统的总体设计指标和要求见表1.1。表1.1离网型光伏发电系统设计要求名称设计指标额定功率1KW光伏阵列额定输出电压80V输出额定电压350V蓄电池组额定端电压48V（4个12V、120AH蓄电池串联）1.2系统总体设计方案本文所设计的离网型光伏发电系统结构见图1.1。由离网型光伏发电系统结构图可以看出:本文所设计的离网型光伏发电系统主要由光伏组件、前级升压电路、蓄电池充电电路、蓄电池放电电路和其他控制电路组成。图1.1离网光伏发电系统2、系统中主功率变换电路设计它们的电路拓扑分别如下图1.2（a）-（b）所示。a.BUCK电路拓扑图b.BOOST电路拓扑图图2.1太阳能光伏发电系统中常用的DC/DC变换电路拓扑图2.1蓄电池充电电路设计该降压电路具有控制简单方便、成本低等优点。本系统的设计目标是控制简单，成本低，所以降压电路采用了电池充电器电路。太阳能电池阵列的输出端以保证连续输出的太阳能电池的电流，如图2.2。实现对太阳能电池阵列的MPPT功能。图2.2连接太阳能电池阵列的BUCK电路拓扑图利用太阳能电池阵列的最大功率点跟踪的Buck电路，必须在Buck电路存储一个并联电容器，同时由于储能电容器通常是电解电容，Buck电路不能在较高频率下工作的大小和Buck电路装置增加体重；和降压电路只能可用于降压。采用Buck电路实现太阳能电池阵列最大功率点跟踪控制，具有结构简单、易于实现、电源开关输入电流小、线路损耗小、Buck电路器件转换效率高等优点。2.2前级升压电路对于一般的变换器，由于电感和电容寄生电阻，随着负载电流的增加，输出电压将降低，输出电压到占空比的灵敏度将降低，并且控制特性将变得更糟。为了稳定输出电压，控制电路尽可能增加占空比，使电压增益变大，从而保持恒定的输出电压。因此，滤波器元件的选择总是基于小寄生电阻元件的选择，在实际应用中占空比的调整。在光伏发电系统中的应用，只有在无电感电容电路并联即使没有增加小容量的电容，如图2.5所示，一个典型的连接的太阳能电池阵列Boost电路拓扑结构如图2.3所示，升压输出电路与电阻负载或电池。图2.3连接太阳能电池阵列的BOOST电路拓扑图为了使输出电压纹波小于4.8V，滤波电容必须大于110.5uF，可取120uF，滤波电容的耐压值不应小于48x1.5=72V，因此滤波电容可取120uF/l00V。BOOST电路中开关管选取Infineon公司的IPBO42N10N3GMOSFET管，其额定耐压值VDS=l00V，额定电流ID=100A，导通电阻RDS(ON)=4.2mΩ。BOOST电路中二极管选取Infineon公司的D255N二极管，其最大反向耐压VRRM=600V，最大正向电流IF=400A，反向恢复时间最长131ns。2.3逆变电路的设计图2.4逆变电路本文采用双极性SPWM单相逆变电路。在逆变器的设计中，由于输出滤波电感和电容的功能，随心所欲的时间长，而且容易烧坏MOSFET。在高压大容量系统中常用的IGBT模块，由于MOSFET增加电压通态电阻增大，而IGBT已经在系统容量的巨大优势，而在大容量（超过100KVA）系统，晶闸管作为功率开关元件。两开关推挽变换器具有共同的接地端，使驱动电路简单，此外，推挽变换器全部在开关电源电压开关电源中使用率最高，其输入电压非常低，仍能保持大功率输出。2.4光伏电池组光伏发电是光伏发电的基本原理。光伏电池的工作原理是基于半导体PN结光伏效应。光伏电池的基本工作原理如下图2.5所示。图2.5光伏电池的工作原理非晶硅薄膜电池商业化生产技术较为成熟，并已在国内形成产能；CdTe和CIGS电池在国内还没有形成商业化生产。综上所述，并考虑实际情况，本阶段拟采用多晶硅太阳能电池组件。3、光伏发电控制器以及仿真3.1光伏发电控制器整体设计本控制器功能模块包括双轴跟踪模块和蓄电池充电模块。双轴跟踪模块采取时控为主，光控为辅的控制方法。时控是基于太阳位置算法的控制方法，其控制框图如图3.1。图3.1时控框图在蓄电池充电模块中，由于充电方式对蓄电池的特性有较大的影响，所以本设计选择了一款智能充电芯片，使蓄电池处于最佳充电状态。图3.2光控框图3.2光伏发电系统仿真本文建立光伏电池发电系统的仿真模型，单相桥式PWM逆变器电路的设计分为两部分，主电路和控制电路部分。启动MATLAB，在命令窗口输入“powerlib”命令回车，即可启动电力系统元件库，如图3.3所示。该模型由光伏电池PV模块、BOOST电路模块、控制器模块和脉宽调制PWM模块联合组成。图3.3光伏发电系统MATLAB仿真模型3.3仿真过程及结果分析本文仿真所用的电池板型号为SAM/CECModules/HG-185S。通过模拟光伏电池工作时，周围环境温度和光照强度的变化情况。本文采用电压型逆变器，将光伏电源做恒压源处理。该基于SIMULINK的光伏电池最大功率点跟踪。当占空比为0.01时，输出功率的稳定状态是549.6W；当占空比步长为0.0055，输出功率稳定的状态是558.5w；当占空比步长为0.001，输出功率稳定的状态是560.3w。与561.6标准的光伏发电相比，最大跟踪稳态误差约为2.14%，这表明，最大功率点跟踪可以通过使用扰动观察法的实现。总结以上，当占空比步DD为0.001，系统在t=25°C，S=1000W/平米，调整时间为0.8s，和稳态误差最小的是与其他。当环境中的光强度变化时，新的最大功率点可以很好地跟踪，但输出功率相对较高和低。总结为了提高光伏发电系统的效率，光伏发电系统的最大功率为研究对象跟踪算法的光伏发电系统和光伏阵列模型的特点，光伏阵列的最大功率点跟踪方法进行了研究，并对仿真分析结果。本文针对光伏发电系统仿真展开研究工作，建立光伏电池发电系统的仿真模型，深入研究太阳能发电系统及其相关技术和太阳能电池的最大输出时间，跟踪控制方法，并对其进行仿真。光发电方式在未来还有很大的发展空间。光伏发电系统的模型是在MATLAB中搭建完成的，光伏发电系统的仿真模型的实验完成之后若要完成一个成熟的产品