户用离网型光伏发电系统的设计

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1、学校代码：10255学号：2161281户用离网型光伏发电系统的设计DESIGNONHOUSE-HOLDSTAND-ALONEPHOTOVOLTAICGENERATIONSYSTEM学科专业：电气工程论文作者：蓝天翔指导老师：郁进明答辩日期：2018年5月23日东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我

2、对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日户用离网型光伏发电系统的设计

3、摘要有限的化石能源已不能满足整个社会的持续发展，新能源技术随之出现。其中，随着光电技术研究的深入，光伏发电系统的成本降低、污染减少、能源可再生，应运而生了一个应用研究的热点：户用离网型光伏发电系统本文设计了一个以单相工频正弦波逆变器为核心的500W户用离网型光伏发电系统。该系统设计分为四个部分：发电模块、储能模块、直流变换模块、交流变换模块，详细阐述了系统的模型仿真分析、参数指标设计及系统功能实现。首先，系统的发电环节是通过晶硅电池的等效电路模型和数学模型、P-R特性曲线等，多角度描述光伏电池的内在特性。以Simul

4、ink为平台，在标准测试条件（STC）下，以光伏电池数学模型的基础，构建了光伏电池输出电流??和输出电压U?特性的仿真模块，测试不同辐照度S下的光伏电池输出特性，在此基础上分析并设计了以日照资源丰富而用电、发电量极不相符的非洲南部城市Lusaka（15°25'S28°17'E）为应用背景的光伏组件子系统。该系统由8块65W-18p的I光伏组件构成，组件方位角为4°，组件倾角为19°及最小占地面积2配置为4.26m。其次，储能环节是在分析了四种光伏储能电池的模型参数后，以免维护铅酸蓄电池的自身放电率与环境温度两因素为应

5、用分析对象，设计了适用本系统的2块12V10Ah的CP12100蓄电池组并仿真并实现了串接于光伏组件和蓄电池组间的以定步长电导增量法为基础的最大功率点跟踪控制技术模块。DC-DC升压模块与DC-AC逆变模块组成的两级式逆变器的设计是由24VDC~310VDC的直流升压变换驱动模块和310VDC~220VAC的逆变驱动控制模块两部分构成，并设计了前级推挽式升压变换和后级全桥式逆变电路。该逆变器是由四个模块化电路的设计构成：基于SG3525PWM控制器的推挽式DC-DC升压驱动控制电路及元件的参数设计；基于IPA15F2

6、K61S2芯片的全桥逆变DC-AC逆变驱动控制电路包括死区时间、H桥驱动及元件参数的设计；基于IPA15F2K61S2芯片的SPWM波控制电路与反馈信号电路和软件程序的设计等；由软启动电路、过欠压采样保护、短路保护等组成的保护电路模块的设计。在DC-DC和DC-AC两模块各参数设计完成后，利用AltiumDesigner17绘制了DC-DC升压变换的推挽式直流升压电路原理图和SG3525PWM驱动控制原理图、DC-AC逆变的H4桥逆变电路原理图和SPWM驱动控制原理图、保护电路原理图以及相应模块的PCB图。以导出的B

7、OM表为设计依据，在PCB上进行元件焊接与调试，并连接烧录器，对主程序、中断子程序编译完成后的16进制.hex文II件，通过STC-isp+V6.8软件下载至单片机IPA15F2K61S2中。对所设计的单相工频逆变器及户用离网型光伏发电系统进行调试和性能测试。搭建的实验测试平台对峰值功率为750W的逆变器空载输出电压调试和带载输出电压调试，将电压波形数据导入Matlab中运用FFT-Analysis测试在starttime=0与0.015s时，总谐波失真THD均<3%，输出电压波形均较为平滑。两负载运行时，功率转换效

8、率η1=86.4%（>85%），基本满足系统设计需求。以小型光伏发电系统的设计流程规范为准则，搭建了额定功率500W的小型户用离网型光伏发电系统，经测试所设计系统在持续工作条件下的功率转换效率η≥70%，验证了所设计光伏系统的可应用性。关键词：光伏发电，离网，光伏组件，DC-DC，DC-ACIIIDESIGNONHOUSE-HOLDSTAND-