光伏发电家用太阳能系统说明书

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1、光伏发电家用太阳能系统设计说明书设计者：白淼淼，安震，韩广超，刘晶，梁国强，王丽杰，魏巍，指导教师：陈洁（德州学院，机电工程系，德州，253023）作品内容简介进入21世纪以来，随着人类社会文明的进步和世界经济的飞速发展，能源问题日益凸显，制约着各国经济的可持续发展。在中国，随着社会主义市场经济的快速发展，对化石类能源的消费位居世界前列，能源供需矛盾日益剧烈。因此在新形势下，要解决中国的能源短缺问题，实现经济、社会和环境的可持续发展，只能依靠科技进步，大规模地开发利用太阳能等新型能源。哥本哈根会议的召开更进一步推动了中

2、国光伏产业的发展。目前，已安装的家庭光伏设备太阳能利用效率低下，对蓄电池充电模式单一，造成蓄电池使用寿命大大缩短，采用工频变压器设备体积较大，不利于携带，逆变出来的220V交流电正弦波形失真系数大，对电机类的负载损耗严重。首先，本设备采用太阳能电池板、蓄电池多点采样比较，以决定蓄电池的充电模式。保证了蓄电池的正常使用寿命，增加系统的使用时间。其次，该系统配有Boost升压电路，将太阳能电池板输出的低于14V的电压进行升压，提高太阳能的利用率，降低使用成本。输出端采用两次逆变技术，保证输出正弦交流电压的幅值和波形达到设计

3、要求，从而保证电机类负载的正常运转。第三，采用高频开关电源，提高了系统效率，减小了设备的重量，为实现设备的便携化提供了条件。综合上述分析，设备即能节约能源，又能减少污染；即可以让光伏发电走进千家万户，又可以应用在边关哨所，还可以解决地震等自然灾害引起的电力短缺问题。根据市场调查，该设备的市场潜力“可以期待”。联系人：白淼淼联系电话：15965981358EMAIL：810713972@qq.com1研制背景及意义能源对全球经济发展和社会进步起着举足轻重的作用。石油、煤炭、天然气等化石能源价格飚升及全球气候变迁导致的气候

4、灾难如全球气温的持续上升，极端气候现象的增加，自然灾害的频发等已经威胁到人类的生存和安全，减少二氧化碳排放、减缓气候变暖，维护人类共同生存的生态环境，已经成为社会各个层面共同努力的方向。在这种背景下，人们对低碳经济这一概念逐渐形成共识。而低碳发展的主要技术选择，除了改变经济发展模式、大幅度提高能源效率之外，就是大力发展以太阳能为代表的低碳能源技术。太阳能行业是一个包括光热、光伏光电的巨大产业。由于技术的进步，太阳能产业的商业化前景看好，未来10年甚至50年内，太阳能产业的年增长速度高达30-40%。2010年是中国太阳

5、能光伏产业快速发展的一年。受益于太阳能产业的长期利好，整个光伏产业出现了前所未有的投资热潮。但是目前投入使用的家庭光伏发电设备，维护困难，体积较大，使用寿命短，而且对太阳能的利用效率不高。不能使一般家庭使用上高品质、价格低的太阳能。而本设计基于这种背景下所研制的家庭太阳能光伏系统可以实现降低太阳能的使用成本，提高太阳能的使用效率，减小设备体积，实现太阳能系统的便携性。2设计方案2.1电池板安装图一电池板部分结构设计本设备的电池板的安装包括三种方式，有家庭型、移动型、便携型。三种型号可根据用户需求进行选择。其中家庭型的适

6、用于独立的光伏供电系统，最大程度的利用房屋面积来收集太阳能，使之转化为电能储存在蓄电池中供给家庭日常生活的使用；移动型适用于可移动的使用场合，能够及时提供电能供给负载应用；小型的太阳能系统是为满足外出旅游、短时应急等户外对电能的需求而设计的。这三种型号的太阳能系统都是使用原理相同的电路结构只是在负载的承受能力等方面有所差别。2.2太阳能控制器设计2.2.1电平转换电路的设计太阳能电池板属于光伏设备，它经过光线照射后发生光电效应产生电流。由于材料和光线所具有的属性和局限性，其生成的电压也是不稳的。在光照条件良好、温度适宜

7、的情况下单块电池板产生的电压可以达到20V。但是在阴雨天等光照条件不佳时电池板输出的电压只有10V左右，不能满足太阳能控制器的正常使用。所以我们设计了Boost升压的电路和Buck降压电路。当太阳能电池板的电压发生波动时两块电路实时的切换保证太阳能控制器能够正常工作，提高了太阳能的使用效率。2.2.2充电检测电路的设计太阳能电平转换电路输出的电流不能直接输入蓄电池，这样会大大减小蓄电池的正常使用寿命。因此本设备将蓄电池采样的信息和太阳能电池板端采样的信息进行比较再决定对蓄电池充电的充电模式。然后，电平转换电路的输出送入

8、充电电路、检测电路，充电电路根据蓄电池的端电压和负载的需求来调节控制器输出的电流和电压。2.3逆变电路的设计逆变升压电路的输入是由蓄电池的输出提供的，由于在使用过程中蓄电池的电压输出不是稳定的12V，因此在逆变升压电路中需要升压芯片能够根据蓄电池的电压来确定自身工作的占空比。因此本设计选用美信公司的TL494来作为逆变升压电路的主