小型独立光伏发电系统逆变器的设计开题报告

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1、开题报告小型独立光伏发电系统逆变器的设计1选题的背景、意义进入21世纪，能源问题成为全世界共同关注的十大焦点问题之首。太阳能是绿色无污染的新能源，太阳能光伏发电系统是利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统。它一方面节约了大量的煤炭等不可再生能源，另一方面由于不产生任何污染，减少了对环境再处理的大量资金投入。目前，世界上很多发达国家对在城市大规模建设并网光伏系统都非常重视。太阳能开发发利用技术发展很快，特别是70年代爆发的世界性的石油危机有力地促进了太阳能的开发与利用。经过近半个世纪的努力，

2、太阳能光热利用技术及其产业异军突起，成为能源工业的一支生力军。利用太阳能的方式很多，主要有“太阳能发电”、“太阳能热利用”、“太阳能动力利用”、“太阳能光化利用”、“太阳能生物利用”和“太阳能光一光利用”等。由于电能是现代工业中最常用的直接能源，因此由太阳能直接转化成电能是太阳能利用中的最具有前景的方式，而太阳能光伏发电是最重要的形式[1]。我国“十五”期间成功实施的“光明工程"、“屋顶光伏示范工程"等项目，为我国光伏发电技术的推广应用奠定了良好的基础。我国已经把开发利用光伏发电等可再生能源作为发展的优先领域，最近国家发改委公布了

3、我国可再生能源中长期规划：至2010年我国光伏发电总装机容量累计目标为400MW；至2020年，全国可再生能源开发利用总量在能源供应结构中的比重目标提高到15％左右，其中光伏发电将占有较大的比重。目前，我国北京、上海、深圳等地相继推出了光伏建筑一体化并网发电示范工程，为我国光伏发电系统的推广应用创造了良好的市场前景，可见，未来我国光伏产业将得到高速发展[3]。在光伏发电中，逆变器是至关重要的一个组成部分。太阳能逆变器可分为三种型式：离线型或称之为独立型，此种逆变器由电池供电，产生方波或正弦波型式的交流输出，提供独立系统的用电，但无

4、法与市电并联。并网型逆变器产生与市电同步的弦波电流输出，可与市电并联，将太阳能能电池的输出电能直接转换成市电，但无法独立供电；第三种混合型逆变器，除了具备具备并网的有点之外，可连接电池，对特定连接的负载可提供独立供电，具有不断电系统的功能。2相关研究的最新成果及动态目前我国国内的逆变电源按变换方式主要采用工频变换。工频变换逆变电源是先产生50HZ交流信号，然后利用工频升压器产生220V交流电。这种逆变器结构简单，工作可靠，但这种逆变器体积大、笨重、噪音大、价格高、效率方面也有待迸一步提高。高频变换逆变电源是通过高频DC．DC变换技

5、术，先将低压直流变为高频低压直流，经过高频变压器升压后再整流成高压直流，若对其进行正弦变换，即可得到220V、50Hz正弦波交流电。这种逆变器控制环节较多，电路复杂，但是因为采用了高频变换，因而体积小、重量轻、噪音小、效率高，是目前可再生能源发电系统中首选产品。近年来，现代逆变技术的发展主要表现出以下几种趋势：(1)高频化。理论分析和实践表明：变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比。当把频率从工频50HZ提高到20KHZ，提高400倍的话用电设备的体积大体下降至工频设计的5％～10％，主要材料可以节约90％，可以节电

6、30％之多。(2)模块化。模块化有两方面的含义，其一是功率器件的模块化，其二是指电源单元的模块化。近年，有些公司把开关器件的驱动保护电路也集成到功率模块中去，构成了“智能化”功率模块(IPM)，不但缩小了整机的体积，更方便了整机的设计制造。另外，大功率的开关电源，一般采用多个独立的模块电源并联工作，所有模块共同分担负载电流，一旦其中某个模块失效，其他模块再平均分担负载电力。这样，不但提高了功率容量，在器件容量有限的情况下满足了大电流输出的要求，而且通过增加相对整个系统来说功率很小的冗余电源模块，极大的提高系统可靠性。(3)数字化。

7、随着数字信号处理技术日趋完善成熟，数字电路越来越重要，显示出越来越多的优点：便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、提高系统抗干扰能力、便于软件包调试和遥感遥测遥调，同时也为电源的并联技术发展提供了方便。(4)绿色化。绿色化的含义有两层：首先是显著节电，这意味着发电容量的节约；其次这些电源不能对电网产生污染。为了使电源系统绿色化，电源应加装高效滤波器，不仅可以减少对电网的污染，降低市电的无功损耗，起到环保和节能的效果，而且还能减少相应的投资，提高运行可靠性。(5)并机技术。当今对供电系统的要求趋势一个是高可靠性，一个是大功率化

8、，这两者都与电源的并联运行控制密切相关。并联运行主要有以下两个好处。第一：可以用来灵活的扩大逆变系统的容量；第二：具有极高的可维修性能，在逆变器出现故障时，可以很方便的进行更换或维修[4]。国外的光伏逆变技术发展很快，出现了很多新产品。GTSola