太阳能光伏发电系统的设计与控制技术研究
单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统设计
单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统设计引言：太阳能光伏发电已经成为可再生能源中最受关注的一种技术。
光伏发电效率受到太阳光照的影响，传统的固定光伏发电系统效率较低。
为了优化光伏发电系统的效率，设计了一种单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统，能够根据太阳位置自动调整光伏板的角度，最大限度地提高太阳能的利用效率。
一、系统工作原理：该单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统由光敏电阻、测量电路、控制电路和执行机构组成。
光敏电阻负责感应太阳光照强度，传递给测量电路进行电信号转换。
控制电路接收到转换后的信号，并与事先设定的峰值进行比较。
然后，根据比较结果来控制执行机构，使光伏板按需自动调整角度。
二、光敏电阻的选择：光敏电阻是该系统中最重要的一个元件，因为它直接影响到系统的准确度和稳定性。
在选择光敏电阻时，需要考虑以下因素：光敏电阻的特性曲线、光敏电阻的响应时间、光敏电阻的阻值范围等。
一般建议选择具有较高灵敏度和稳定性的光敏二极管。
三、测量电路设计：测量电路的作用是将光敏电阻的电信号转换为适合控制电路处理的电信号。
测量电路一般由信号放大器、滤波器和模数转换器构成。
信号放大器用于放大光敏电阻产生的微弱电信号，滤波器用于去除噪声和杂散信号，模数转换器用于将模拟信号转换为数字信号。
在设计过程中，需要合理设置放大系数和滤波参数，以确保测量电路的准确性和稳定性。
四、控制电路设计：控制电路是系统的核心部分，其功能是根据光敏电阻测量电路输出的信号，与事先设定的峰值进行比较，并根据比较结果来控制执行机构进行角度调整。
控制电路一般由比较器、运算放大器和逻辑电路构成。
比较器用于将输入信号与参考信号进行比较，运算放大器用于放大比较结果的差别，逻辑电路用于判断角度调整方向，并控制执行机构的运动。
五、执行机构设计：执行机构是该系统中最关键的部分，其功能是根据控制电路的指令，使光伏板按需自动调整角度。
常见的执行机构有两种：电动执行机构和气动执行机构。
太阳能光伏发电系统的研究报告
太阳能光伏发电系统的研究报告太阳能光伏发电系统的研究报告太阳能光伏发电是一项可持续发展的绿色能源，其使用价值不断得到认可，并且在全球范围内得到了广泛的应用。
本报告旨在介绍太阳能光伏发电系统的组成、原理、优点和应用，并探讨其未来的发展方向。
一、太阳能光伏发电系统的组成太阳能光伏发电系统由太阳能电池板、组串控制器、逆变器、蓄电池组和负载设备组成。
其中，太阳能电池板是发电系统的核心，负责捕获太阳能并将其转换成电能。
组串控制器可以调节太阳能电池板的输出电压和电流，确保其与逆变器稳定匹配。
逆变器能将直流电能转换成交流电能，并提供适宜的电压和频率。
蓄电池组用于存储电能，以便在夜晚或阴天时提供电源。
负载设备可以是家庭、企业或工业用电设备，以满足各种需求。
二、太阳能光伏发电系统的原理太阳能光伏发电是利用光子进入半导体材料的光伏效应产生电能的过程。
当太阳光射入太阳能电池板时，光子将被吸收并导致电子与电子空穴的产生。
电子会在半导体材料中流动并形成电流，而电子空穴则被留下。
太阳能电池板通常由硅、镓和铜等材料制成。
三、太阳能光伏发电系统的优点太阳能光伏发电是一种无噪音、零污染、无需燃料的清洁能源，它的持续性和稳定性使其成为人们绿色生活的选择。
通过光伏发电，用户可以减少对油气燃料的需求，降低能源成本，并为环境保护做出贡献。
此外，太阳能光伏发电系统的安装、运行和维护成本相对较低，因此可以为用户节省大量的资金。
四、太阳能光伏发电系统的应用太阳能光伏发电可以应用于不同领域和场所，为工业、家庭、学校、公共和政府建筑等提供清洁、可持续的电力。
在某些地区或情况下，太阳能光伏发电系统甚至可以实现自给自足，满足家庭或企业的所有能源需求。
五、太阳能光伏发电系统的未来发展方向随着太阳能技术的不断发展和升级，太阳能光伏发电系统的未来将更加明亮。
研究人员正在致力于提高太阳能电池板的效率、减少制造成本，并探索新的太阳能材料和技术。
预计未来几年，太阳能光伏发电将得到更广泛的应用，为可持续能源的发展和环境保护做出更大的贡献。
太阳能光伏发电技术创新研究
太阳能光伏发电技术创新研究“创新”这个词，对于太阳能光伏发电技术而言，意义重大。
在过去的几十年里，太阳能光伏发电技术一直是人类不懈追求的目标。
为了解决能源紧缺和环境污染的问题，人类一直在探求更加可持续的能源，而太阳能光伏发电技术，无疑是一个非常好的选择。
然而，在实际应用过程中，太阳能光伏发电技术也会遇到一些问题，比如能源密度低、制造成本高、发电效率低等等。
因此，为了克服这些问题，我们需要在技术方面进行不断的研发和创新。
首先，我们需要寻找新的材料和技术，以提高太阳能电池的转换效率。
目前，用于制造太阳能电池的材料主要有单晶硅、多晶硅、非晶硅、染料敏化太阳能电池等。
其中，单晶硅和多晶硅是目前主流的太阳能电池材料，但它们的制造成本比较高，造成了能源的浪费。
因此，我们需要探索新的材料，比如有机小分子太阳能电池、无机半导体钙钛矿太阳能电池等，以提高太阳能电池的转换效率和制造效率。
其次，在太阳能发电系统的组件设计和生产过程中，我们还可以应用新的技术和理念。
比如，传统的太阳能面板设计和制造技术难以应对大规模变化或临时需求，而将太阳能电池组件分段设计，能够更加灵活地适应不同环境和需求。
此外，我们还可以使用3D打印技术来生产太阳能电池组件，降低生产成本。
最后，我们需要进一步进行智能化研究和探索，以提升太阳能光伏发电技术的可靠性和智能化程度。
目前，太阳能发电系统的处理器和控制器已经有了很大的进步，但是，我们还需要更好的自适应控制系统和智能化数据处理平台，以提高太阳能系统的可靠性和适应性。
总的来说，太阳能光伏发电技术的创新，不仅能够提高太阳能电池的转换效率和制造效率，还能够降低系统成本，提升系统的可靠性和智能化程度。
未来，随着科技的不断进步，太阳能光伏发电技术的发展前景必将更加广阔。
太阳能光伏发电系统的设计与施工
太阳能光伏发电系统的设计与施工摘要：在自然环境和日常生活当中，太阳能是一种十分常见的可再生能源，该能源主要利用的是太阳热量辐射模式，在现代化社会发展过程中，太阳能通常都会应用在系统发电或为热水器提供基础能源等方面，同时，在太阳能日常应用和操作过程中，能源资源储存十分丰富，可以重复开采和使用，不会对自然环境造成污染与破坏。
对此，相关技术人员要充分研究太阳能在光伏发电系统中的应用，以此来提高供电效率和发电系统使用寿命。
对此本文针对太阳能光伏发电系统的工作原理和常见类型进行阐述，并提出该系统的具体设计与施工方案。
关键词：太阳能光伏发电系统；数据勘探；施工图；线缆连接在当前社会经济高速发展背景下，各个行业领域也在快速发展。
而长时间通过化石燃料提供电力资源，不仅无法实现持续发展，还会对环境造成严重污染。
而太阳能作为一种清洁无害型能源，应用光伏发电技术已经成为能源行业的重点发展方向，既可以实现安全发电，还可以避免环境污染问题。
现如今，光伏发电技术的应用价值已经得到了社会高度认可，为了能够推动光伏发电技术得到升级发展，则必须要对其进行系统性地剖析，确保其系统设计能够公开化。
透明化，将绿色能源应用在社会经济建设当中。
1.太阳能光伏发电系统工作原理太阳能发电技术是当前我国一种十分重要的新型可再生能源发展技术，我国相关技术人员也对其展开了不断的探索与研究。
在太阳光伏发电技术应用过程中，主要是利用聚光热系统来加热媒介物质，应用传统蒸汽发电设备来提供电力资源。
但是，近些年我国太阳能发电产业的应用范围在不断扩大，太阳能源也被广泛应用在了各个行业领域当中[1]。
在白天时间段内，太阳能光伏发电系统中的所有光伏电池组件都会吸收太阳能，能够是半导体形成具备相反极性的载流子，在静电场内完成分离，被正负极充分聚集在一起，在外电路区域形成维持驱动设备稳定运行的电流，完成太阳能向电能的转化。
并且生成电能的部分会被外部负载所消耗，驱动其运动。
太阳能光伏发电系统优化设计与控制
太阳能光伏发电系统优化设计与控制太阳能光伏发电是一种利用太阳能转换为电能的技术，目前越来越广泛的应用于生产和生活领域。
随着技术不断提升，太阳能光伏发电的效率和控制也在不断完善和优化。
本文将从设计、控制两方面分别进行论述。
一、太阳能光伏发电系统优化设计太阳能光伏发电系统的组成主要包括光电转换器、电池组、逆变器、储能设备等。
要想实现优化设计，需要用到以下方法：1. 光电转换器优化光电转换器是太阳能光伏系统的核心部件，优化其设计方案可以提高整个系统的效率。
一般来说，光电转换器的设计考虑从以下几个方面入手：（1）太阳能辐照度不同的地区太阳能辐照度不同，因此要根据不同的地理位置设计不同的光电转换器方案。
（2）光伏电池芯片类型目前市场上主流的光伏电池芯片有多晶硅和单晶硅两种，其中单晶硅更高效。
因此，在设计中可以尽可能采用单晶硅的光伏电池芯片，以提高光电转换器的效率。
（3）光伏电池连接方式电池连接方式主要有串联和并联两种方式。
串联连接可以提高电压，但需要保证电池之间电压相等；并联连接则可以提高电流。
在设计中要根据使用情况选择合适的连接方式。
2. 电池组优化电池组是太阳能光伏发电系统的储能设备，储存太阳能转换的电能。
要想实现优化设计，需要从以下方面考虑：（1）电池组容量根据需要的电能储存量，选择合适的电池组容量，不要过小，以避免电量不足导致系统停止运转；也不要过大，以避免造成额外的浪费。
（2）电池组温度控制电池组的工作温度会影响其寿命和效率。
因此，需要在设计中考虑到电池组的温度控制，避免出现过热或过冷现象。
可以采用散热系统或电池组通风散热等方式进行控制。
3. 逆变器优化逆变器是将直流电转换为交流电的关键设备，决定了系统转换效率的高低。
要想实现优化设计，需要从以下方面考虑：（1）逆变器转换效率逆变器的转换效率会影响整个系统的输出电能。
因此，在设计时可以尽可能地选择高效的逆变器，以提高输出电能效率。
（2）逆变器输出电压逆变器的输出电压需要与输出负载电器的电压匹配。
太阳能光伏系统的智能化与自动化控制
太阳能光伏系统的智能化与自动化控制在当今社会，能源危机日益严峻，环境污染问题亟待解决。
太阳能光伏系统作为一种清洁能源，越来越受到人们的关注和重视。
然而，随着太阳能光伏系统规模的不断扩大，其管理和控制也面临着新的挑战。
因此，实现太阳能光伏系统的智能化与自动化控制显得尤为重要。
一、太阳能光伏系统的智能化控制太阳能光伏系统的智能化控制是指利用先进的信息技术和自动控制技术，实现对光伏发电系统的监测、控制和优化。
在太阳能光伏系统中，智能化控制系统可以实现对光伏板的倾斜角度、转向角度和清洁程度等参数的实时监测和调节，以最大程度地提高光伏发电效率。
同时，智能化控制系统还可以对光伏系统的运行状态进行实时监测和分析，及时发现故障和异常情况，提高光伏系统的可靠性和稳定性。
在实现太阳能光伏系统的智能化控制过程中，首先需要建立完善的传感器网络，用于实时监测光伏系统的各项参数。
其次，需要利用先进的数据处理和分析技术，对监测到的数据进行处理和分析，以提取有用的信息。
最后，需要设计合理的控制算法，实现对光伏系统的智能化控制。
通过这些措施，可以实现对太阳能光伏系统的智能化监测、控制和优化，提高光伏发电效率，减少能源浪费，降低能源成本，实现太阳能光伏系统的可持续发展。
二、太阳能光伏系统的自动化控制太阳能光伏系统的自动化控制是指利用自动化控制技术，实现对光伏发电系统的自动化运行和管理。
在太阳能光伏系统中，自动化控制系统可以实现光伏板的自动跟踪，以确保光伏系统始终朝向太阳，最大程度地接收太阳能。
同时，自动化控制系统可以实现光伏系统的自动清洁，保持光伏系统表面的清洁度，提高光伏发电效率。
此外，自动化控制系统还可以实现对光伏系统的远程监控和操作，为光伏系统的运行和管理提供便利。
在实现太阳能光伏系统的自动化控制过程中，需要利用先进的传感器技术和执行器技术，实现对光伏系统的实时监测和控制。
同时，还需要设计合理的控制算法，实现对光伏系统的自动化运行和管理。
光伏太阳能发电系统的设计和优化
光伏太阳能发电系统的设计和优化现如今，随着科技水平的提升和环保意识的加强，越来越多的人开始关注使用可再生能源。
在这其中，太阳能作为一种非常适宜的可再生能源受到了世界各国的高度重视。
而光伏太阳能发电系统则成为了太阳能的主要收集方式之一。
在此，我们将针对光伏太阳能发电系统的设计和优化进行探讨。
一、光伏太阳能发电系统的基本构成光伏太阳能发电系统由太阳光电池板、电池板支架、电池板斜度、电池板阵列、光伏电池汇流箱、逆变器、电表等组成。
1. 太阳光电池板太阳光电池板是光伏太阳能发电系统的核心部件之一，主要作用是将太阳光转换成直流电能。
太阳光电池板可以分为单晶硅、多晶硅和薄膜太阳能电池板等。
2. 电池板支架和斜度电池板支架和斜度的安装直接影响光伏发电的效率，影响因素包括地域、环境、空气质量、维护保养等。
因此情况而定的支架斜度，能够大大提高光伏系统的发电效率。
3. 光伏电池汇流箱光伏电池汇流箱是将电池板的直流电转换成照明电网中的交流电的重要部件，同时也可以起到电池板保护的作用。
4. 逆变器逆变器是光伏太阳能发电系统中最主要的组件，其作用是将直流电波转变成交流电波，供生活和工业所需，同时也可以将未能消耗的电量反送给民用电网，从而实现电网的分布式。
逆变器的质量将直接影响整个光伏太阳能发电系统的发电效率。
二、光伏太阳能发电系统的优化措施1. 电池板阵列设计要合理从太阳光能量的利用率和经济投入的角度考虑，将电池板的布局和数量设计的合理，可以有利于提高光伏太阳能发电系统的性能。
2. 电池板的角度安装要合理电池板的角度是指电池板和地面的夹角，其角度的安排很大程度上决定了光伏太阳能发电系统的总功率。
通常情况下，我们可以根据所在地方的处境情况调整电池板的安装角度，从而达到最优的发电效果。
如果电池板的安装角度调整不当，则会导致系统效率降低，影响电能输出的稳定性。
3. 逆变器的选择逆变器是光伏太阳能发电系统中最重要的部件之一，其作用好比人的心脏一样，主要控制光伏电池输出装置的直流电波转变成可供照明电网中所需要的交流电波。
太阳能发电中的光伏系统设计与调试教程
太阳能发电中的光伏系统设计与调试教程随着可再生能源的需求不断增加，太阳能发电成为了一种可持续发展的能源选择。
而其中的关键组件——光伏系统的设计与调试，也成为了确保系统正常运行和发电效率的重要环节。
本文将详细介绍太阳能光伏系统的设计与调试过程，助您顺利建立自己的光伏发电系统。
一、光伏系统设计1. 选址与定位：选择合适的太阳能光照资源丰富、遮挡较少的地点安装光伏系统，确保系统能够充分利用太阳能。
定位也包括根据当地的电网接入条件，确定适合的光伏阵列类型（并网型或独立发电型）。
2. 组件选择：选择高效、稳定的光伏组件是光伏系统设计的重要环节。
根据预期的发电量和空间条件，选择适合的光伏组件类型（单晶硅、多晶硅或薄膜太阳能电池板）。
此外，还需考虑组件的质量、厂商信誉度等因素。
3. 逆变器选择：逆变器将直流电转换为交流电，保证系统输出的电能质量稳定可靠。
在选用逆变器时，要综合考虑额定功率、输出电压波形、转换效率、防雷击能力等因素。
4. 储能系统设计：储能系统是独立发电型光伏系统中的重要组成部分。
根据实际需求和预计的负载情况，选择合适的储能设备（如蓄电池或超级电容器），并设计合理的充放电控制策略。
5. 支架和布线设计：光伏组件固定在支架上，需要选择合适的支架类型和安装方式，以确保光伏组件的稳定性和安全性。
同时，合理的布线设计能最大限度地减少电线长度、电阻损耗，并提高光伏系统的效率。
二、光伏系统调试1. 组件及电缆检查：在系统投入使用之前，对光伏组件和电缆进行全面检查。
检查光伏组件是否完好无损、连接电缆是否接触良好，确保系统内部没有短路或接地故障。
2. 系统接地：对于并网型光伏系统，良好的接地是确保系统安全运行的重要环节。
在接地过程中应遵循国家和地方的规范规定，确保接地电阻符合要求。
3. 并网调试：对于与电网连接的光伏系统，需要进行并网调试。
首先，根据电网要求设置逆变器的运行参数，并通过电网监测仪器监测系统的运行状态。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
太阳能光伏发电系统的设计与控制技术研究
发表时间：2016-03-29T17:40:08.700Z 来源：《基层建设》2015年23期供稿作者：雷云
[导读] 中信建筑设计研究总院有限公司此外本文所设计的太阳能光伏发电系统可以将电能直接输送到交流电网系统中，这样可降低蓄电池的费用。
雷云
中信建筑设计研究总院有限公司
摘要：本文针对太阳能光伏发电系统的常规要求，提出了一种实用的太阳能光伏发电系统的主电路、控制电路方案，并设计了相关的硬件电路原理图。
关键词：最大功率跟踪；电导增量法；Boost变换器；太阳能光伏发电系统
一引言
本文设计的太阳能光伏发电系统的基本输出参数为：单相AC220V、50Hz，输出功率为3kVA。
系统的结构框图如图1.1所示。
光伏电池96V～128V直流经过DC－DC升压变换器，升压得到400V的直流电压，再经过DC－AC逆变器，可输出220V、50Hz的正弦电压。
根据系统的输入输出的特点，整个系统分为两级，前级的DC－DC升压变换器和后级的DC－AC逆变器，从而避免了工频变压器的使用，缩小了装置的体积。
此外本文所设计的太阳能光伏发电系统可以将电能直接输送到交流电网系统中，这样可降低蓄电池的费用。
DC－DC变换器的功能主要是将光伏阵列的输出直流升压成400V直流电，并实现最大功率跟踪。
因此，DC－DC变换器的拓扑结构采用Boost电路，采用电导增量法，使光伏阵列工作在最大功率点。
DC－AC逆变器的功能主要是将直流电转换成220V、50Hz的正弦交流电压，并维持DClink的电压为400V。
DC－AC逆变器的拓扑结构采用全桥式逆变器，控制方法选用平均电流控制。
图1.1 太阳能光伏发电系统结构框图
二太阳能光伏发电系统的设计与控制技术研究
1 电导增量法（导纳微分法）
（1）电导增量法
电导增量法在光伏发电系统中广泛使用，它通过比较光伏电池阵列的检测变量的增量和瞬时电导值跟踪最大功率点。
电导值的增量通过测量光伏电池阵列的输出电压、电流的变化量来确定。
dP/dV的值是与输出电压值一一对应的：
●当dP/dV=0（≈0），在最大功率点处或在非常接近最大功率点处（电压应该保持不变）。
由于d I和d V不是精确计算的结果，因此在实际中可以认为dP/dV＝ e（e ≈ 0）时系统就工作在最大功率点。
●当dP/dV>0，在最大功率点左边（应该增加电压）。
●当dP/dV<0，在最大功率点右边（应该减小电压）。
通过测量和计算I/V和dI/dV的值就可以通过上边的关系判断出太阳能输出电压与实际最大功率点输出电压的关系。
具体的实现方法如下：
V（k）、I（k）为阵列当前电压、电流值；V（k－1）、I（k－1）为阵列上一周期电压、电流值；Vref为Boost电路开关占空比的参考电压值；△V为单个采样周期的电压增量。
因为dP/dV=d（IV）/dV=I+VdI/dV，所以通过判断I/V+dI/dV即G+dG的符号，就可以确定工作点在曲线的左、右哪侧的位置，从而对电压Vref进行相应的调节。
● 若dV＝0（表示系统在上一周期已经工作在最大功率点）：
若dI＝0，电压Vref保持不变；若dI>0，增加Vref；若dI<0，减小Vref；
● 若dV≠0：
若dI/dV＝－I/V，阵列已工作在最大功率点，无须再调节电压Vref；若dI/dV>－I/V，增加Vref；若dI/dV<－I/V，减小Vref。
（2）改进的电导增量法
针对电导增量法存在固定步长的缺点，采用变步长的寻优策略。
期望的目标是：
●当离最大功率点较远时（即恒流源区），步长较大，寻优速度加快；
●当接近最大功率点时（即恒压源区），步长较小，逐渐地逼近最大功率点；
●当非常接近最大功率点时，系统稳定在该点工作。
步骤如下：首先，通过检测电压变化时的电流变化率，判断出太阳能光伏阵列所在的工作区域（在恒流源区域，电流变化率很小；在恒压源区域，电流变化率很大）；然后，根据工作区域的不同可以设定不同的步长，在恒流源区域步长加大，在恒压源区域步长减小；最后，利用电导增量法判断系统是否已经工作在最大功率点附近，如已经在最大功率点附近，就让系统稳定在那里工作。
具体操作如下：
●当电流变化率＜7％时，光伏阵列工作于恒流源区：
图2.2 DC －AC 控制原理框图
DC—AC 控制部分主要跟踪Dclink 的输出电压。
Dclink 的参考电压与Dclink 的检测电压比较后再经过PI 调节，将得到的电流指令 与正弦表值相乘，就得到交变的输出电流指令Iref 。
再将它与实际采集到的输出电流值比较后，其误差ΔI 经过比例环节P 的调节再与采集到的交流侧电压 相加。
所得到的波形再与三角波比较，最后用于产生了四路PWM 调制信号。
因为正弦表值是根据网压的同步信号产生的，因此可以使电流信号与网压同步。
通过电压外环和电流内环的电流型SPWM 控制，最终可以实现网侧电流正弦化且为单位功率因数输出。
三 总 结
针对太阳能光伏发电系统的常规要求，提出了一种实用的太阳能光伏发电系统的主电路、控制电路方案，并设计了相关的硬件电路原理图。
所设计的系统由DC －DC 和DC －AC 两部分组成，并通过Dclink 相连接。
DC －DC 部分的拓扑结构采用Boost 电路，选取电导增量法作为最大功率跟踪算法。
DC －AC 部分的拓扑结构采用全桥式逆变器，控制方法采用平均电流控制。
参考文献：
[1]陈坚.电力电子学——电力电子变换与控制技术.北京：高等教育出版社，2002
[2]马兴义等.MATLAB 6应用开发指南.北京：机械工业出版社，2002。