光伏发电并网逆变器控制器系统的设计【毕业论文-绝对精品】

w本科毕业论文光伏发电并网逆变控器制系统的设计THERESERCHONPHOTOVOLTAICGRII-CONNECTEDINVERTER题目光伏发电并网逆变控制器系统的设计学生姓名学号系别专业电气工程及其自动化届别2012指导教师职称2摘要............................................................................................................................................3第一章绪论............................................................................................................................41.1光伏发电并网逆变器的研究背景及现状......................................................................41.2光伏发电并网逆变器研究的目的..................................................................................5第二章光伏发电并网逆变控制系统的理论分析.................................................................72.1太阳能发电并网系统总拓扑图......................................................................................72.2逆变器的电路原理..........................................................................................................82.2.1逆变器的电路原理.................................................................................................82.2.2逆变器的逆变传统技术.........................................................................................82.2.3逆变器的SPWM控制技术..................................................................................102.3并网逆变.......................................................................................................................112.3.1电路结构...............................................................................................................112.3.2系统的总体方案...................................................................................................112.3.3前级boost电路的工作原理...............................................................................112.3.4主电路参数的选取................................................................................................132.2.5光伏系统最大功率跟踪的方法...........................................................................152.3.6逆变器驱动电路....................................................................................................17第三章硬件电路....................................................................................................................19第四章系统软件设计............................................................................................................214.1基于AT89C51的系统软件设计.................................................................................214.2系统的主程序流程图...................................................................................................244.3逆变控制程序设计........................................................................................................244.4中断和键盘子程序设计................................................................................................27参考文献..................................................................................................................................313摘要世界环境的日益恶化和传统能源的日渐枯竭，促使了对新能源的开发和发展。具有可持续发展的太阳能资源受到了各国的重视，各国相继出台的新能源法对太阳能发展起到推波助澜的作用。其中，光伏并网发电具有深远的理论价值和现实意义，仅在过去五年，光伏并网电站安装总量已达到数千兆瓦。而连接光伏阵列和电网的光伏并网逆变器便是整个光伏并网发电系统的关键。本文根据逆变器结构以及光伏发电阵列特点，提出了基于DC-DC和DC-AC两级并网逆变器的结构。基于DC-DC和DC-AC电路的相对独立性，分别对DC-DC和DC-AC进行了分析，重点分析了DC-AC的工作原理。并网逆变控制器设计是本文的重点，包括逆变器驱动电路的设计、逆变器驱动电路的软件编程以及并网过程中直流侧欠电压、直流侧过电压、交流侧电流等硬件电路的设计。另外对主电路中各元件参数的选取、系统最大功率跟踪方法做了详细的分析。为类似结构的光伏并网逆变器提供了设计参考。关键词太阳能；光伏并网；逆变器；最大功率点跟踪4第一章绪论光伏发电并网逆变器的研究背景及现状太阳能的转换利用方式有光-热转换、光-电转换和光-化学转换三种形式。光伏发电是将太阳的光能转换为电能的一种发电形式。利用光生伏打效应制成的太阳能电池，可将太阳的光能直接转、转换成为电能。表1-2为光伏发电历史现状。国外并网型逆变器已经是一种比较成熟的市场产品，例如在欧洲光伏专用逆变器市场中就有SMA、Fronius、Sputnik、SunPower和西门子等众多的公司具有市场化的产品，其中SMA在欧洲市场中占有的50%的份额。除欧洲外，美国、年份事件1839法国物理学家A.E.贝克勒尔发现“光生伏打效应”（photovoltaiceffect）1880CharlesFrits开发出以硒为基础的光伏电池1954贝尔实验室做出了光电转换效率为5%的单晶硅光伏电池1961硅光伏电池技术研究重点为提高抗辐射能力和降低城北方面1972研制出用于空间的单晶硅光伏电池1976诺贝尔奖获得者莫特教授提出了非光品硅光伏电池1980世界光伏技术产业迅速发展起来1883美国建成1MW光伏电站1986美国建成6.5MW光伏电站1990德国提出“2000光伏屋顶计划”，每个家庭的屋顶安装3-5KW光伏电池；日本提出“新阳光计划”，到2010年将生产43亿兆瓦光伏电池1995高效聚光砷化镓电池效率达到32%1997美国提出“克林顿总统百万太阳能屋顶计划”，并计划在2020年完成；多晶硅光伏电池总产量第一次超过单晶硅光伏电池1999日本太阳能电池总产量第一次超过美国居世界首位，其中85%用于太阳能光伏构建集成2000世界光伏电池总产量达到287MW；欧洲计划到2010年生产60亿W光伏电池；日本三洋公司研制的太阳能效率超过212005近5年的世界光伏电池产量年均增长速度超过40%，晶体硅太阳能电池产量占世界太阳能电池产量的90%以上5加拿大、澳大利亚、新西兰以及日本在并网逆变器方面也都已经产品化。目前国外光伏并网你变气产品的研发主要集中在最大功率跟踪和逆变环节集成的单机能量变换上，功率主要为几百瓦到五千瓦的范围，控制电路主要采用数字控制，注意系统的安全性、可靠性和扩展性，具备有各种完善的保护电路。国内对并网逆变器的研究比较多的采用最大功率跟踪额逆变部分相分离的两级能量变换结构，而且市场产品的种类还相对单一，系统构建死板，光伏并网发电系统在我国还没有真正投入商业化运行的应用，目前所建广发并网系统均为示范工程。作为光伏并网发电系统核心环节的并网型逆变器还主要依赖进口或者合作研究。在众多分布式发电功能技术中，太阳能产业是全世界公认的最有前途的能源产业，世界各国都将光伏发电作为发展的重点。美国政府最早制定光伏发电的发展规划，能源部和有关州政府制定了光伏发电的财政补贴政策，总光伏安装是已达到3000兆瓦以上，连续三年光伏产业均以高于30%的年增长率上升；新任总统奥巴马更是把发展大规模分布式太阳能光伏发电作为其新能源的重要组成提上议程。日本也早在1974年就开始执行“阳光计划”，1992年电力公司收购光伏发电系统与电力制度开始实施，1994年提出“朝日七年计划”，到2000年已完成16.2万套太阳能光伏屋顶计划，1997年又宣布7万光伏屋顶计划，到2010年安装7600兆瓦太阳能电池。德国1990年提出1000屋顶发电计划，1998年进一步提出10万屋顶计划。到2007年5月为止，全球已建成容量超过5兆瓦的光伏电站10座，容量在2兆瓦以上的瓜葛菲电站超过了50座，目前已经运行的容量最大的太阳能并网电站为2008年安装与西班牙的olmedilla,装机容量为60兆瓦。1.2光伏发电并网逆变器研究的目的我国正处在经济转轨和蓬勃发张时期，但能源问题严峻，城市中由于大量使用化石能源，环境持续恶化。2000年世界卫生组织（WHO）公布世界上污染最严峻的十大城市中，中国占了八个，其中北京居于第七位。大力发展光伏并网发电将有助于今早解决这一问题。国家有关领导部门已经开始给予足够重视，首先是国家科技部已规划有步骤地推进相关的科技创新研究、示范及其产业化进程。“八五”和“九五”期间把“光伏屋顶并网发电系统”列入了“国家科技公关计划”，在深圳和北京分别建成了一些光伏屋顶