家用光伏发电系统设计论文

中南大学

本科生毕业论文（设计）

题目基于320F2812的光伏发电系统设计与实现

学生姓名

指导教师

学院信息科学与工程学院

专业班级

完成时间 2012-5-20

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摘要

英文摘要

第一章绪论

1.1 课题的研究背景与意义

1.2 光伏发电在国内外的研究现状

1.2.1 国内光伏发电的现状与前景

1.2.2 国外光伏发电的现状与前景

1.3 本文所做的主要工作

第二章光伏并网发电系统的结构和基本原理

2.1 光伏并网发电系统的组成

2.1.1 光伏列阵

2.1.2 光伏并网逆变器

2.2 光伏并网发电系统控制策略

2.2.1 光伏列阵输出特性

2.2.2 控制方法

2.3 逆变器的控制策略研究

2.3.1 电流跟踪控制策略

2.3.2 电压跟踪控制策略

2.3.3 双环控制策略

第四章两级式单相光伏并网系统的设计与工作原理3.1 系统的总体方案

3.2 光伏并网发电系统的工作原理

3.2.1 前级（）电路的工作原理

3.2.2 后级（）电路的工作原理3.3 主电路的设计

3.4 控制电路的设计

3.4.1 320F2812的介绍

3.4.2 数字调节器的设计

第三章光伏并网发电系统仿真建模4.1 光伏列阵模块仿真

4.2 模块仿真

4.3 波形成模块仿真

4.4 逆变器控制模块仿真

4.5 逆变器跟踪电网控制模块仿真第五章总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

摘要

光伏并网发电系统是可以将太阳能转换成电能并输送到电网上的系统。近些年来，随着能源紧缺与环境污染问题的日益严重，光伏并网发电系统成为各国研究和发展的热点。本文的目的就是要设计一套基于320F2812的光伏并网发电系统。

本文首先分析了国内外光伏发电现状与发展。然后以单相并网光伏发电系统为研究对象，对光伏并网发电系统进行了全面的理论分析研究，包括对系统的拓扑结构、控制策略、参数的选择、最大功率点跟踪以与孤岛效应问题等方面作了详细的分析和研究。设计出系统的主电路和基于320F2812的控制电路。

本文对所设计的电路运用进行系统仿真，仿真结果证明本设计是合理的。关键词：太阳能光伏并网最大功率点跟踪孤岛效应

a . , a . a 320F2812.

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第一章绪论

1.1课题的研究背景与意义

能源是人类社会存在与发展的重要物质基础。目前的世界能源结构是以煤炭、石油、天

然气等化石能源为主体的结构。而化石能源是不可再生的资源，大量耗用终将枯竭，并且在

生产和消费过程中有大量的污染物排放，破坏生态与环境。为保证人类稳定、持久的能源供

应和保护地球的生态环境，必须优化能源结构，减少化石能源的耗用，大力开发利用清洁、

干净的新能源和可再生能源。20世纪中叶以来，世界各国都在纷纷采取措施提高能源效率和

改善能源结构，以解决这一与能源消费密切相关的重大环境问题，称之为能源效率革命和清

洁能源革命[1]。太阳能作为一种巨量的可再生能源，每天到达地球表面的辐射能量相当于数

亿万桶石油燃烧的能量。开发和利用丰富、广阔的太阳能，可以对环境不产生或产生很少污

染，太阳能既是近期急需的能源补充，又是未来能源结构的基础。不论是从经济社会走可持

续发展之路和保护人类赖以生存的地球生态环境的高度来审视，还是从特殊用途解决现实能

源供应问题出发，开发利用太阳能都具有重大战略意义。

在现代社会所有的动力资源中，电能使用最方便，使用范围最广泛。电能的生产一般伴随二氧化碳、二氧化硫气体排放，前者是地球温室效应气体，后者是酸雨的成因，两者对环境危害都很大。目前各种发电方式的碳排放率（g碳/（·h））：煤发电为275，油发电为204，天然气发电为181，太阳能热发电为92，太阳能光伏发电为55，波浪发电为41，海洋温差发电为36，潮流发电为35，风力发电为20，地热发电为11，核能发电为8，水力发电为6[1]。由上述可见，以太阳能为代表的新能源和可再生能源是保护人类赖以生存的地球生态环境的清洁能源；它将逐渐减少和替代化石能源的使用，它的广泛应用是保护生态环境，走经济社会可持续发展的必经之路。

光伏并网发电即将太阳能转化为电能馈送给电网，具有无枯竭危险；清洁、安全、无噪声：应用范围广，不受资源分布地域的限制；易安装，易运输，建设周期短：供电系统工作可靠等优点，其在缓解能源危机以与保护环境等方面都具有重大意义。目前，欧洲、美国、日本大规模推广光伏并网发电的“屋顶计划”，一方面以逐步取代终将枯竭的常规化石能源；另一方面避免人类的生存环境继续恶化[2]。我国也正在进行西部太阳能发电工程，以改善西部生存条件和投资环境，促进西部经济发展。

1.2光伏发电在国内外的研究现状

1.2.1国内光伏发电的现状与前景

中国的光伏发电市场目前主要用于边远地区农村电气化、通信和工业应用以与太阳能光伏商品，包括太阳能路灯、草坪灯、太阳能交通信号灯以与太阳能景观照明等。由于成本很高，并网光伏发电目前还处于示范阶段。光伏产业包括多晶体硅原材料制造、硅锭/硅片生产、太阳电池制造、组件封装和光伏系统应用等，还有一些与整个产业链相关联的产业，如各环节的专用材料制造、专用设备制造，专用检测设备制造以与光伏系统平衡部件制造等。

2002年，国家计委启动“西部省区无电乡通电计划”，通过光伏发电和小型风力发电解决西部七省区（西藏、新疆、青海、甘肃、内蒙古、陕西和四川）700多个无电乡的用电问题，光伏用量达到15.5。该项目大大刺激了光伏工业，国内建起了几条太阳电池的封装线，使太阳电池的年生产量迅速达到100（2002年当年产量20）。

为了促进我国太阳能光伏发电产业的发展，实现可再生能源中长期规划提出的发展目标，2007年国家发改委启动了“大型并网光伏示范电站建设计划”，加快解决日照资源丰富的西部八省（内蒙古、云南、西藏、新疆、甘肃、青海、宁夏、陕西）无电乡用电问题，明