小型户用光伏发电系统的设计.pdf

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1、第12期总第２34期农业科技与装备Ｎｏ．12ＴｏｔａｌＮｏ．２34２０１3年12月ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔDec．２０１3小型户用光伏发电系统的设计杨鲁溪（沈阳农业大学信息与电气工程学院，沈阳110866）摘要：以远红外发热纤维软板为载体，设计一款户用型光伏发电供暖系统。选用PWM整流桥和boost/buck升降压斩波电路结合作为主电路，并对逆变器基本电路进行研究，采用模糊控制方法进行最大功率点跟踪。测试结果表明，该光伏发电供暖系统的节能效果比较理想，比公共电网直接供电节能23%左右。关键词：

2、户用光伏发电系统；模糊控制；双向逆变器：节能中图分类号：TM727文献标识码：Ａ文章编号：1674-1161(2013)12-0035-04随着能源危机和环境污染的日益严重，新型绿色能发电系统，其负载的供能方式有2种，即公共电网能源越来越受到各国的重视。太阳能作为资源最丰富提供电力（称顺朝流）和太阳能电池直接供能，剩余电的非化石能源，具有分布广、可再生、无污染等优点，能反馈给公共电网（称逆潮流）。是世界各国的研究重点。据业界权威统计，光伏并网1.2并网双向逆变器构成系统占目前光伏发电设备销量的40%，成为该领域逆变器由PWM与DC/DC直流斩波电路构成

3、，其的发展潮流。为此，设计一套小型户用光伏发电装置，不使用变压器结构，而是通过在直流一端加入DC/并对该装置进行测试。测试结果证明，该装置可以起DC电路进行电压变换，因此系统的工作效率较高。在到较好的节能减排效果，达到了设计该装置的目的。户用型发电系统设计中，多选用此种方案。现只针对1太阳能发电系统构成单相并网双向逆变器进行研究，单相并网双向逆变器1.1发电系统类型系统结构如图2所示。太阳能光伏发电系统的运行方式主要分为离网运行和并网运行两大类。选取双方向并网系统进行研究。该系统可以对电网调峰，出入电网灵活，而且可以将公共电网作为储能装置，把剩余电能回

4、馈至公共电网中，节省掉配备蓄电池的开支。户用双向发电系统基本结构如图1所示。图2单相并网双向逆变器系统结构Figure2Structurediagramofsingle-phasegridconnectedinvertersystem单相并网双向逆变器由主电路和控制电路组成。主电路包括电抗器、PWM、DC/DC变换器等结构；控制电路包括PWM整流控制和DC/DC直流变换器控图1户用型双向光伏发电系统基本结构Figure1Basicstructureofhouseholdtypebidirectional制两部分，均由单片机PIC16F877A进行控制。

5、其中，photovoltaicpowergenerationsystemPWM整流控制由交流电压或相位检测、过流保护、过逆变器选用双向逆变器，即光伏系统和公共电网压保护等构成；DC/DC变换器控制主要包括PWM波之间的能量可以双方向传输。一个典型的户用型太阳产生、电能传输方向控制及过压、过流保护等。在设计电路过程中，在直流侧加入一个直流负载。此负载通过单片机进行控制，为保证直流负载运行稳定，负载收稿日期：2013-10-25两端电压UR须保持为恒定值。保持UR恒定的方法作者简介：杨鲁溪（1988—），男，硕士，从事地方电力系统的研为：当太阳能电池阵列输

6、出功率小于负载所消耗功率究。36农业科技与装备２０１3年12月n时，UR降低，由公共电网进行补充；当太阳能电池阵移C（k）μk列输出功率大于负载所消耗功率时，UR升高，此时向k=1Δd=（2）n公共电网输送电能。逆变器的主电路由PWM整流桥移μk和boost/buck升降压斩波电路构成，结构如图3所k=1示。2系统性能测试农村冬季采暖主要采用煤、秸秆等材料，部分热
能通过烟筒散失到空气中，能量转换效率低。为改善此情况，以远红外发热纤维软板为载体，将热能贮存在炕底卵石层中，将光能置换成热能。由于远红外线发热设备具有

7、交直流均可供电、成本低廉、独有生物特性等优势，故选择其作为负载。试验选用的光伏远红外线发热系统规格如表2所示。图3单相并网双向逆变器主电路结构表2光伏发电系统设备参数Figure3Structurediagramofthemaincircuitofsingle-Table2Equipmentparametersofthephotovoltaicpowerphasegridconnectedinvertersystem1.3模糊控制算法最大功率点跟踪种类多晶硅式模糊化、模糊推理、输出量解模糊是模糊控制最太阳能电池最大输出功率130W×7常见的3个阶

8、段。当光伏阵列输出功率和输出电压关最佳工作电压30.5V×7系满足dPPV/dUPV=0时，达