光伏发电系统设计说明书.doc

光伏发电系统设计说明书 目 录 1前言 1 1.1太阳能发电应用的背景 1 1.2 光伏发电的现状及发展 1 1.2.1 国内光伏产业发展现状和趋势 1 1.2.2 世界光伏产业发展的现状和趋势 2 1.2.3 研究的意义 2 1.3本课题所研究的内容 3 2 太阳能光伏发电工作方式及系统组成 4 2.1 太阳能光伏发电系统的组成 4 2.2 光伏发电系统的工作方式 5 2.2.1 独立运行方式 5 2.2.2 并网运行方式 5 2.2.3 混合运行方式 6 2.3光伏阵列MPPT跟踪控制 6 2.3.1光伏阵列输出特性 6 2.3.2 MPPT控制方法 8 2.4并网单独运行的检测与孤岛效应防止 10 2.5并网数字锁相 11 3单元模块设计 12 3.1各单元模块功能介绍及电路设计 12 3.1.1 防反接电路 12 3.1.2辅助电源电路 13 3.1.3由IR2101进行驱动的BUCK降压电路 14 3.1.4推挽升压整流电路 15 3.1.5 SG3525驱动电路 16 3.1.6DC/AC逆变电路 16 3.1.7TLP250构成的隔离驱动电路 17 3.1.8直流电压电流取样电路 18 3.1.9交流电压取样电路 19 3.1.10电网电压同步信号采样电路 20 3.1.11最小系统电路 20 3.2电路参数的计算及元器件的选择 22 3.2.1蓄电池的选择 22 3.2.2光伏电池的选择 23 3.2.3主要功率开关管的选择 23 3.2.4直流电压传感器的选择 24 3.2.5直流电流传感器的选择 25 3.2.6交流电压传感器的选择 26 3.3特殊器件的介绍 26 3.3.1芯片SG3525的介绍 26 3.3.2单片机STC12C5A60S2的介绍 27 3.4高频变压器的设计 30 3.4.1磁芯几何尺寸的设计 30 3.4.2变压器线圈匝数的计算 32 3.5各单元模块的联接 34 4软件设计 35 4.1软件设计原理及设计所用工具 35 4.2主要软件设计流程框图及说明 35 4.2.1系统总体软件流程图 35 4.2.2扰动观察法（MPPT）软件流程图 36 4.2.3主动频率扰动法（AFD）软件流程图 37 5系统调试 39 6结论 42 7总结与体会 43 8谢辞 44 9参考文献 45 附录1：系统总设计图 46 附录2：系统相关程序 48 附录3：外文资料翻译 55  1前言 1.1太阳能发电应用的背景 在突飞猛进的今天，我们主要是以煤炭、石油和天然气等化石能源作为我们日常的主要能源。然而经过人们几千年，特别是最近几百年的消耗，这些化石能源已经被消耗了相当大的比例，如果按照现在这个消耗速度发展下去的话，随着世界经济的快速发展以及人口的剧烈增加和生活水平的提高，有朝一日地球上的化石能源会被消耗殆尽。 由此可见，对于能源匮乏的今天，我们必须清楚，以石油为主要能源的日子即将不复存在了。因此，我们必须提前准备，未雨绸缪，找到一种新能源来替代化石能源。并且，以石油为主的化石能源的大量开发和使用用是造成我们生存环境日益恶劣的主要原因之一，例如燃烧化石能源所排放出的二氧化碳气体和含硫氧化物是直接导致温室温室效应的发生以及酸雨的产生， 据有关统计全世界每天都会产生大约1亿吨的温室效应气体，如果我们不及时对温室气体采取相应的减排措施，科学家预计，全球的平均气温每隔10年将会提高0.2℃，到了2100年全球的平均气温将会提高13.5℃，这个数字对我们来说很恐怖，这无疑不将对我们的生存空间带来威胁。在21世纪，社会和国家面临着经济和文化的可持续发展双重挑战，在有限的资源和有关环保要求的制约下发展经济是当下的热点问题，这就在考验我们既要寻找到替代能源并且该能源一定要是清洁的可再生能源。当煤炭、天然气和石油等不可再生能即将消耗殆尽之时，能源短缺问题就理所当然的成为了制约世界经济发展的主要原因，这就使得现在许多的国家开始实行“阳光计划”，开发和利用太阳能，努力寻找经济发展的新的推动力。太阳能作为一种新能源，引起了人们更多的关注。根据国际有关机构预测，到21世纪50年代，全球直接或间接利用太阳能的比例只占到了一小部分，我们必须加大对太阳能的开发力度使之在能源结构中比例占到更高。所以，太阳能将是现在大量应用的化石能源的这要替代能源。因此它对于光伏发电设计具有巨大的实用价值和意义。 1.2 光伏发电的现状及发展 1.2.1 国内光伏产业发展现状和趋势 1958年我国正式开始发展太阳能电池，并且在同一年里第一个具有实用意义的太阳能电池研制成功。并且令人很高兴的是大约在1970年将太阳能电磁首次应用在了某些浮标灯上。到了20世纪80年代后期，我国的光伏电池的生产越来越强大到后