小型独立光伏发电系统控制电路的设计文献综述

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1、文献综述小型独立光伏发电系统控制电路的设计1前言部分随着科学技术日新月异的飞速发展，对能源的需求在不断增长。然而供应常规电力所用的室友燃料的储量是有限的，即使储量最丰富的煤炭最多也只能维持二三百年。就连近代发展起来的核能发电的原料铀也是有限的，而且还存在安全和污染的难题。因此，研究新一代取之不尽而又没有公害的新能源势在必行。太阳能是人类最早认识并加以利用的能源之一。早在3000年前人们就懂得聚焦太阳能来取火。在二十一世纪的今天，在经历建立在化石能源基础之上的工业革命之后，随着世界经济的发展进入21世纪以来，各国

2、对能源的消耗以日俱增。众多不可再生能源的消耗殆尽和环境污染问题的日益严重，已成为制约人类社会可持续发展的两个关键性因素。人类开始将目光转向可再生能源的发展。太阳能作为一种新型的绿色可再生能源，与其他新能源相比利用最大,是最理想的可再生能源[1]。经济界权威人士在综合分析了科学技术的发展和突破、全球环境的制约，以及经济和政治等诸方面的因素后指出：如果说20世界是石油实际，21世界已将进去新能源世界。我国有着十分丰富的太阳能资源。据估算，陆地表面每年接收的太阳辐射能约为58×1019KJ，约相当于1700亿t标准煤

3、的热值。全国各地年太阳辐射总量达3340-8400MJ/·a,全国年平均光照小时数为2200h、平均太阳能电力为1700TW·h。我国西北地区、西南地区、南方的广东省、海南省及沿海岛屿等广大地区的太阳辐射总量很大，具有得天独厚的开发利用太阳能的优越资源条件。太阳能作为一种可再生的新能源，越来越引起人们的关注，尤其是可再生能源法正式颁布和环保政策的出台，显示了国家对可再生能源发展的重视，为太阳能光伏发电的发展提供了政策保证。太阳能电池发电，又称光伏发电，光伏发电是利用太阳能电池这种半导体电子器件有效地吸收太阳光辐

4、射能，并使之转变成电能的直接发电方式[2]。它具有使用寿命长、安全可靠、操作简单、维护简单、不易损坏、适合无人管理等特点，是一种理想的替代能源。在边远无电农村的少量供电，并网太阳能电站等都有很大的应用范围。国内在这方面相对还比较落后。随着煤炭、石油等现有能源的频频告急和生态环境的恶化，人类不得不尽快寻找新的清洁能源和可再生资源，其中包括水能、风能和太阳能，而太阳能以其储量巨大、安全、清洁等优势成为最主要能源之一[3～5]。因此，太阳能的利用，特别是太阳能光伏发电，越来越受到重视。光伏发电是利用太阳能电池这种半导

5、体电子器件有效地吸收太阳光辐射能，并使之转变成电能的直接发电方式。太阳能电池单元是光电转化的最小单位，将太阳能电池单元进行串并联并封装后可以做成太阳能电池组件，其功率一般为几瓦到几百瓦。这种太阳能电池组件是可以单独作为电源使用的最小单元，可以将太阳能电池组件进行进一步的串并联，构成太阳能电池方阵，以满足负载所需要的功率输出[6]。太阳能光伏发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）和太阳跟踪控制系统组成，如图1。其中控制系统一般由控制电路来完成的[7]。它主要实现以下功能：(1)转换采样电路的模拟信号，

6、计算出太阳能电池阵列的输出电压、输出电流以及输出功率，再将数据输出给显示电路；2)根据太阳能电池阵列的输出电压调整太阳能电池阵列的工作状态使其稳定工作在最大功率点；(3)根据采样到的蓄电池的电压和充电电流,对其实现恒压限流充电以及过充过放保护；(4)根据系统工作状态实现系统工作状态的切换。即当有日照时，太阳能电池阵列向负载供电，多余的电能传输给蓄电池，将能量储存起来；当太阳能电池阵列不足以向负载供电时，蓄电池和太阳能电池阵列同时向负载供电。完美的控制系统可以延长整个光伏系统的使用寿命，提高光能的利用率跟转换率，

7、节省维护开资，优化资源的利用[8]。图1光伏系统结构图2主题部分美国推出了“太阳能路灯计划”，旨在让美国一部分城市的路灯都改为由太阳能供电，根据计划，每盏路灯每年可节电800kWh。日本也正在实施太阳能“7万套工程计划”，准备普及太阳能住宅发电系统，主要是装设在住宅屋顶上的太阳能电池发电设备，家庭剩余的电量还可以卖给电力公司。欧洲则将研究开发太阳能电池列入著名的“尤里卡”高科技计划，推出了“10万套工程计划”。日本韩国以及欧洲地区总共8个国家最近决定携手合作，在亚洲内陆及非洲沙漠地区建设世界上规模最大的太阳能发

8、电站，他们的目标是将占全球陆地面积约1/4的沙漠地区的长时间日照资源有效地利用起来，为30万用户提供100万kW的电能。目前，美国拥有世界上最大的光复发电厂，其功率为7MW；日本也简称了发电功率达1MW的光伏发电厂。全世界总共有23万座光伏发电设备，以色列、澳大利亚、新西兰居于领先地位。2009年全球新装置的太阳能发电容量为7.2GW，其中欧盟就占了5.8GW。至于德国，由于第4季需求