离网光伏发电系统

毕业论文

学生姓名学号

学院物理与电子电气工程学院

专业电气工程及其自动化

题目离网型光伏供电系统研究

指导老师

（姓名）（专业技术职称/学位）

（姓名）（专业技术职称/学位）

2012年 5 月

摘要：本文介绍了太阳能光伏发电的系统的基本组成和特性，说明了太阳能电池最大功率跟踪的原理以及一些常用的方法，并比较了他们的优缺点。本文研究一种带有双向变换器功能的离网光伏发电系统，通过对目前太阳能离网光伏发电系统常用DC/DC拓扑结构的研究，总结了各种DC/DC拓扑结构的优缺点。添加了逆变电路使系统能够向交流负载供电，并对逆变电路通过MALTAB进行了仿真。

关键词：离网光伏发电，逆变电路，DC/DC变换器，最大跟踪率

Abstract: This article describes the basic components and characteristics of the solar photovoltaic system, illustrates the principle of the solar cell maximum power point tracking as well as some commonly used method, and compare their advantages and disadvantages. This article focuses on research with a bi-directional converter function off-grid photovoltaic systems, solar stand-alone PV power generation systems commonly used in the DC / DC topology, summarizes the advantages and disadvantages of a variety of DC / DC topology. Added to the inverter circuit makes the system load to the AC power supply, and inverter circuit by MALTAB the the simulation.

Keywords:off-grid photovoltaic inverter circuit, the DC / DC converter, the maximum tracking rate

目录

1绪论 (4)

1.1太阳能光伏发电的背景 (4)

1.2太阳能光伏发电研究现状与发展趋势 (5)

2光伏发电系统介绍 (6)

2.1离网光伏发电系统 (8)

2.1.1铅酸蓄电池 (8)

2.1.2太阳能电池最大功率点跟踪 (10)

2.2并网光伏发电系统 (12)

3太阳能离网光伏发电系统分析 (13)

3.1 离网光伏供电系统的主电路图 (13)

3.2电路工作原理 (14)

3.2.1 离网光伏供电系统常用DC/DC变换器拓扑结构 (14)

3.2.2带双向变换器的太阳能离网光伏发电系统 (14)

3.2.3逆变电路 (15)

3.3参数设计 (16)

3.3.1 BOOST电路参数 (16)

3.3.2蓄电池电池和太阳能电池列阵参数 (18)

3.3.3 双向BUCK-BOOST变换器参数 (18)

4 离网型光伏发电系统的仿真 (19)

总结 (21)

参考文献 (21)

致谢 (23)

1绪论

1.1太阳能光伏发电的背景

自人类社会诞生以来，能源一直是人类生存和发展的重要物质基础。随着社会的发展，能源在社会发展中的重要性越来越突出，尤其是近年来各国日益呈现出来的能源危机问题，更加明显地把能源置于社会发展的首要地位。根据《BP 世界能源统2005》的统计数据，以目前的开采速度计算，全球石油储量可供生产40多年，天然气和煤炭则分别可以供应67年和164年。而我国的能源资源储量情况更是危机逼人，按2000年底的统计，探明可开发能源总储量约占世界总量的10.1%。我国能源剩余可开采总储量的结构为:原煤占58.8%，原油占3.4%，天然气占1.3%，水资源占36.5%。我国能源可开发剩余可采储量的资源保证程度为129.7年。自从工业革命以来，约80%温室气体造成的附加气候强迫是由人类社会活动引起的，其中CO2的作用约占60%，而化石能源的燃烧是CO2的主要排放源[1]。

随着化石能源的逐步消耗以及化石能源的开发和利用所造成的环境污染和生态破坏问题，开发和利用能够支撑人类社会可持续发展的新能源和可再生能源成为人类急切需要解决的问题。新能源与可再生能源是指除常规化石能源和大中型水力发电、核裂变发电之外的生物质能、太阳能、风能、小水电、地热能以及海洋能等一次能源。研究和实践表明，新能源和可再生能源资源丰富、分布广泛、可以再生且不污染环境，是国际社会公认的理想替代能源。新能源和可再生能源的开发利用不仅可以解决目前世界能源紧张的问题，还可以解决与能源利用相关的环境污染问题，促进社会和经济可持续性发展。根据国际权威机构的预测，到21世纪60年代，全球新能源与可再生能源的比例，将会发展到世界能源构成的50%以上，成为人类社会未来能源的基石和化石能源的替代能源。

目前世界大部分国家能源供应不足，不能满足经济发展的需要，各国纷纷出台各种法规支持开发利用新能源和可再生能源，使得新能源和可再生能源在全球升温。20世纪90年代以来，以欧盟为代表的地区集团，大力开发利用可再生能源，连续10年可再生能源发电的年增长速度都在15%以上。以德国、西班牙为代表的一些国家通过立法方式，促进可再生能源的发展，1999年以来可再生能源年均增长速度均达到30%以上。西班牙2003年风力发电装机占到全机总量的4%，德国在过去11年间，风力发电增长21倍，2003年占全的3.1%。瑞典和奥