毕业设计(论文)-太阳能逆变器设计.doc

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1、毕业设计（论文）报告题 目太阳能逆变器_机电工程学院院（系）电气工程及其自动化专业学 号100616011学生姓名指导教师起讫日期_2013.12.01-2014.05.10_设计地点摘 要人类文明几千年过去了，人类社会大概经历了三次科技革命，每一次革命都伴随着能源物质的变更。第一次技术革命，人类所用的使木材，用它来生火等等一些日常生活的用途。第二次革命，能源物质变化为含碳的地底掩埋物。到第三次，就变成了电能了。由此我们可以知道每一次科技革命都必然会使主要的燃料物质发生改变，而当历史进步到现在，我相信第四种主要的能源物质已经出现，它就是太阳能。我们都很清楚，能源为促进社会的巨大变更所处的重要作

2、用。无论是经济还是日常的生活，那都是社会稳定的定海神针。前三次工业革命所依靠的物质已经渐渐的远离了人们的视线，因为它本身不可逆变性，所以用一点就会少一点，而产生新的基本上需要成千上万年，所以基本上就属于用一点就少一些。以太阳能为代表的清洁可再生能源由于其环保和廉价等特点越来越受到人们的重视。太阳能是一种可再生能源，它洁净无污染，有着广阔的应用和发展前景，所以以其为基础的光伏发电技术也越来越受到人们的重视，随着光伏组件价格的不断减少和光伏技术的日臻成熟，太阳能将逐渐由现在的补充能源向替代能源转变。光伏发电系统也渐渐的在全世界各个领域推广与普及。考虑到我国的实际情况，特别是西北广大地区的居民和边远

3、省份用电比较困难，而那些地区往往又有非常丰富的太阳能资源，设计一款具有一个可以将一定电压伏数的直流电转变化为交流电。一般的逆变电路有几块主要不可缺少的部分，要转变直流电、和转变电路。而本次试验中则采用直流升压斩波电路。也是通过电力电子中的晶闸管、二极管、电容等相关器件。使直流变交流的目的达到。 根据以上，主要制作出一个将直流电转变为交流电的逆变电路。 关键词：能源；光伏发电； 蓄电池充放电； 逆变器ABSTRACTHuman civilization for thousands of years have passed, there have been three human society

4、about scientific and technological revolution , every revolution is accompanied by the change of energy substances. The first technological revolution , human use of the wood , so use it to fire some of the daily life of purpose. Second revolution , the energy change for the carbonaceous material bu

5、ried underground objects . The third time , it becomes a power up . Thus, we can know that every technological revolution is bound to make a major change in the fuel material , and when the historical progress up to now , I believe, the fourth major energy source has emerged, it is solar energy.We a

6、ll know the important role of energy to promote the great changes which the society. Whether economic or daily life, it is social stability Stand . The first three substances depend on the industrial revolution has been gradually away from the peoples attention, because it is irreversible nature its

7、elf , would be less so with a little bit , but basically need to generate new thousands of years , so basically belongs with the Some a little less . Represented by clean solar renewable energy because of its environmental and cost characteristics of more and more people s attention. Solar energy is

8、 a renewable energy source , it is clean and non-polluting, has broad application and development prospects , so its based photovoltaic technology more and more attention has been paid , with the declining price of PV modules and photovoltaic technology has matured , solar energy will gradually shif

9、t from the current supplementary energy to alternative energy sources. PV systems are gradually promotion and popularization of the world in various fields . Taking into account the actual situation in China , especially the residents of vast areas of the Northwest and outlying provinces electricity

10、 is more difficult , and those areas often have very rich solar energy resources, with a certain design a DC voltage of a few volts can be converted into AC .Usually there are a few main inverter circuit indispensable part of the DC to change , and changes in the circuit . And this test is applied D

11、C boost chopper circuit . Also through the thyristor power electronics , diodes , capacitors , and other related devices. DC to AC so that objective was achieved . According to the above , to produce a major change in the DC to AC inverter circuit .KEYWORDS: Energy; photovoltaic power generation; ba

12、ttery charge and discharge; inverter目 录第一章 绪论11.1能源形势11.2 太阳能及太阳能发电21.2.1太阳能与光伏技术21.2.3光伏发电的技术现状及前景41.3逆变电源的研究背景和发展趋势51.4本课题的意义及设计目标61.5主要内容及工作7第二章 基本原理82.1光伏发电的基本原理82.1.1光伏发电的基本原理82.1.2光伏发电系统的分类92.2逆变电源技术及其原理112.3独立逆变系统升压环节的比较和分析11第三章 太阳能逆变主电路及其结构分析133.1逆变主电路133.2电路参数的选择14第四章 结论154.1 结论154.2展望15参考文

13、献16致 谢1717井冈山大学2014届本科生毕业设计（论文） 第一章 绪论1.1能源形势 随着社会各个部门大综合生产的不断发展，人类进入了21世纪，社会发展对能源的需求有了进一步的要求，全世界范围内的能源短缺危机也日益突出。传统意义上的的能源，特别是是煤炭、石油、天然气三大传统化石燃料早晚有一天将会到达入不敷出的一天，不合理地使用传统能源，根据权威专家预测,石油、天然气将在五十年之内耗尽，而煤炭虽然可以用的就一些，但也将在一两百年之内用尽。它们很可能在22世纪内全部耗尽，届时不仅产生能源危机，还会引发全球的环境污染问题。这类传统能源不仅储量少，不能再生，它的利用还带来了臭氧空洞和江河、湖泊污

14、染等诸多问题。故而社会要想可持续全面发展能源问题是摆在眼前亟待解决的问题。目前，开发绿色能源是解决能源短缺问题的重要途径。开发和利用新能源己成为前沿环境科学迫在眉睫的重要课题。随着有限的化石能源的减少，其市场价格必然会被拉高到一个难以被高度工业化企业和居家生活接受的地步，将会制约大规模、集成化生产的发展与人民生活质量的提高。由于已探明可利用的传统化石能源不断的枯竭，并且污染问题愈演愈烈，尖锐的呈现在人类面前的情况下，发展无污染、高效率、可再生循环能力的新型环保工业己成为科学发展的必走之路。因此各种无污染的新能源发电技术的应用受到了各界的广泛重视，而其中洁净廉价的太阳能正适合作为不可再生燃料的替

15、代品。 太阳能对于人类来说，可谓是一个巨大的宝藏。每秒钟投射大量的太阳能到地球。太阳辐射能到达大气层外部的平均能量大概在132.823-141.843MW /之间，再除去一部分大气反射、散射和吸收之后的能量，依旧有70%的太阳能投射到地球表面。尽管如此，此能量仍然极高，大概是一年人类耗能的数万倍。形象的举一个例子来说明它的巨大，保守估计每40秒大概就可以产生大概两百一亿桶的石油燃料，太阳能的利用不及具有与环境友好相处的作用，更重要的是可以使人类延绵不绝的生存下去。已经广泛的被认为是人类能源的未来。 太阳能发电的优势如下所示： (1)环境友好，基本不产生废物。 (2)可靠性高，特别是晶体硅的一般

16、寿命长达二十年以上。(3)运行、安装，维护费用低。 (4)匹配性高，可以与其它电网相连接。 (5)易于形成内大规模系统。 (6)有阳关就可以产生能量，准入门槛低。（7）便于推广。因为具有以上得天独厚的优势，太阳能的利用已经成为了热门的研究方向，市场前景不可估量。 据统计到2000年底全球的光伏发电量已突破1000MW。各个发达国家都纷纷推出了太阳能供给电的“屋顶计划”，千家万户的各国居民都实现了光伏发电。目前我国的情况，在西藏、新疆等边远地区都建立起很多的大型的太阳能光伏发电站，基本解决了光照充足，但是国家电网供电不到的边远地区缺电问题。1.2 太阳能及太阳能发电1.2.1太阳能与光伏技术 随

17、着全球经济一体化，各个产业集成化、规模化，很多大型的企业随之孕育而生，社会的居民生活水平也越来越高，人类对能源的需求也越发的增加，可是由于传统的化石燃料难以满足人类的需求。况且特别是以传统化石燃料为主的能源物质给环境照成了极大的危害，如臭氧空洞、河流和湖泊的污染、温室效应等，以温室效应为例，为了满足人类平时的电力、化工的需要，大量的化石燃料被燃烧，故而产生了大量的二氧化碳、二氧化硫，使得大气层中二氧化碳的比例严重失调，造成地球表面气温上升，引起地表平衡丧失。据相关调查表明，在过去的一百多年中，大概每十年地球的平均气温就上升0.2度。其造成的影响不可估量，单单是极地的冰川消融，就可能会使地球表面

18、所有的低海拔港口城市和岛屿城市淹没，其中就包括夏威夷、上海等大型都市。可以预计，温度的持续升高将会极大的引起地球表面的生态平衡破坏。综上可知，人类研究和开发新型的替代能源已经是必然的趋势。可以从能源供给的很多方面考虑，太阳能又是诸多选择中最优的答案。据大量的研究资料表明太阳直接辐射到地表的原谅十分巨大，广泛分布、可再生、环境友好，是社会公认理想的替代能源物质。所以近年来，太阳的利用率不断上升，特别有资料表明载30年之后太阳能利用量将会占世界能源利用总量的百分之十五，而太阳能占所有的新型能源的一半以上，成为了人类的主导能源，而且还在继续的增加其比例。可以毫不夸张地说，太阳能将会是人类能源未来的希

19、望。当适合的光照到太阳能电池板上，太阳板吸收太阳能并且产生电动势，这种现象叫做广生伏特效应，也就是光伏效应。在有持续的光照条件下，系统将会有持续电流产生。真是利用这一技术就可以将太阳能变为电能，再利用自动储存技术，和自动控制原理，就可以将直流电变为我们日常所需的各种类型的电能。以满足我们日常所需的电能。 1.2.2太阳能光伏发电的特点发电系统是通过半导体材料将太阳能转变为电能的电力系统，一般分为两种，一种是独立于电网之外的电力系统，叫独立光伏系统，另一种是要和电网相连接的并网系统。而通过系统中含不含有蓄电池，又可以把其分为耦合的光伏系统和非耦合光伏系统，相对于非耦合系统，由于其不接蓄电池，无法

20、储存能量，因此当遇见太阳光低弱时，对系统影响很大，往往就会失去原有的功效。所以为了能量，通常中间要加入蓄电池。 各部分的主要功能简介：如图1.1太阳能电池-吸取太阳能，将太阳能转化为适合的直流电。控制器掌控蓄电池充放电、直流电的转换。蓄电池将太阳板产生的多余电量储存起来，载需要电量时，再次接入蓄电池。逆变器将直流电变换为交流电。图1.1 光伏系统的构成 而独立发电那是我们采用的研究方向，与规模化的传统发电方式相比，独立的发电系统的方式是有很多优点的，其主要特点就是灵活、方便。特别适用于边远地区，由于边远地区的人口稀少，地域广大，大型的发电站不仅建立起来相对困难，而且利用率也不高，势必会造成浪费

21、的现象。所以如果家家户户可以使用独立的发电系统，就可以在保证用电的情况下，使其投资少，而且维护费用也相对降低，不用远距离传输，具有很大的市场空间。供电在持续性方面，独立式发电系统的优势也是显而易见的。传统的高压传送是对电力设备稳定性的一个重大考验，因为首先其自身由于高压的原因，对环境要求相对苛刻，再遇见恶劣天气的情况下，很可能造成送点困难甚至断电的情况，如暴风雪，飓风等恶劣的自然灾害。会导致送电设备严重损坏，损失巨大。而且在高压的情况下。对人身安全也是巨大的威胁，容易造成人受伤的恶性事件，所以小型的独立发电系统不失为一种好的选择。 光伏发电技术不依赖化石燃料，对环境友好，而且可再生，是非常理想

22、的可再生能源。特别是在城市中，土地资源稀缺。太阳能电池板不需要安装在空地上，只要安置在楼顶或者在楼梯的侧面即可，很省空间。光伏发电的本质是将太阳能转化为电能，可是光特殊材料和传输线路显然是不够的，特别要考虑实际情况。首先一天的时间里，每时每刻的太阳光是不同的，一般中午时分太阳光很强烈，而早晚时分却相对弱小。其次就是一年中，夏季的太阳光一般相对充沛，而冬季却很少。因此，可知对于太阳能储存能量很重要，将一年之中尽量将多余的能量储存起来，相反在能量少的时候，则将储存的能量利用出来。独立式光伏发电的优点总结如下：1、可再生，对环境友好；2、基本不会产生废料；3、方便组装，拆卸，利用方便；4、太阳能足量

23、，基本每一个区域都含有满足人类日常生活所需的电力；5、电能传输，转换器来相对简单；6、获取能源的时间很少；7、由于是使用新能源，所以使用着自己情感上会更加易于接受。 尽管有诸多优势，可是美中不足，我也列出几条不足之处：1.太阳能虽然能量巨大，可是分散却很广，特别是单位体积的能量远不如化石燃料，所以需要收集，因此，就需要面积较大太阳板面；2.由于能源是太阳能，所以就必然会受到太阳运动的影响，当有阴天时，或者一些其他的天气变化，太阳能集基本失去了作用；3.虽然环保，可是相对于传统的燃烧设备，它的首次安装成本还是很高的，由于门槛较高，所以对于大部分人来说，还是选择起来会比较犹豫。1.2.3光伏发电的

24、技术现状及前景光伏产业是当今世界发展数度最快的产业之一，越来越多的国家将对发展太阳能利用指定为自己的国策，可以这样说现在各国综合国力的比拼还包括对能源的利用。就例如越来越多的国家出台了各种太阳能计划，所以未来光伏发电必然会蕴含巨大的商机。 现在来分析一下世界光伏的现状，由于西方世界一直走在人类文明的最前沿，所以他们已经开始大范围的安装和利用太阳能，以德国为例，近年来光伏安装增长量接近一半，反超日本，成为太阳能光伏第一的国家，其市场安装量接近900GW，市场空间巨大。而日本本身就是一个岛国，岛内资源极其有限，所以其能源物质完全受制于国外。但是一国之能源，战略位置很重要，决定了一国的生死存亡，所以

25、日本必然会全力发展该项技术，而美国也是一个很重视技术创新的国家，当发现有这么一种环保技术之后，一定会全力发展，近年来也成为光伏发电前三的国家。 表1. 2 日本、欧洲和美国的光伏长远计划最后提下我国的光伏发电情况，在我国，虽然资源丰富，有许多矿藏，而且特别是煤的储量也位居世界第一。可是有一个很重要的问题，相信大家都考虑到了，就是我国巨大的人口，十三亿人口。这是任何资源储量都难以满足的，所以尽管短期内，可能能源供应不会出现太大的问题，可是早晚有一天我国必然要面对能源短缺的问题。所以尽管现在我国太阳能的利用可能还不是很高，但是我相信早晚有一天太阳能在我国一定会有极其重要的战略地位。而且我国除了人口

26、大这一特点外，还有另一大国情，就是人口分布不均匀。特别是广大的边疆地区，地广人稀。如果在这里引用光伏技术，必然可以发挥跟加大的功效。介于以上两个优势，所以我相信不久的将来光伏技术必然是中国发电的未来。当今之中国，真是太阳能光伏迅速发展的时刻，虽然发展的真正高潮还没有到来。可是也经历了两个发展的小高潮，第一次是八十年代末，光伏产业的刚刚兴起，一些小的光伏系统出现在了我国的一些大型企业中，另一个是两千年之后，被世界带动和国内政府所驱动气产业也有了较大规模的飞跃。 中国处于地球的北端，幅员辽阔，大多数地区都有着大量的泰阳光照射，所以可以开发的潜力巨大，就算和美国、日本相比，其优势也是巨大的。1.3逆

27、变电源的研究背景和发展趋势逆变器的发展也有着深刻的社会背景，虽然说现在这项太阳能技术并没有在全中国广泛的开展依据我的研究。在太阳能利用比较多的有这么几个地方。第一个是企业，由于耗电量巨大，所以在企业中一般都会安装有太阳能发电，可以极大地减轻企业的运作成本，是工业运作更加独立。第二个就是集体宿舍、集体寝室。在这些集体群居的地方，所需要的电量更加大。我们可以分析一下原因，首先安装太阳能的成本是很高的，太阳能电池板的构造就很贵，所以如果对于一户人家，完全不用安装，因为就算他可以产生电量，他产生的电量也不能在有限的时间内收回成本，所以我们可以从这个角度分析，应用太阳能是完全没有必要的，在现在的中国，技

28、术创新还没有那么快，还没有形成一整套适合家庭用的太阳能发电体系。这种技术刚刚应用，它的成本就自然更加的高。况且对于这种系统，由于还没有广泛的铺开，其维修成本必然高，对于一般的普通老百姓，就必然难以承受其代价。从以上两个现象我们就可以看出，太阳能在中国的应用高潮并没有来临，而且没有来临还有一个外来的因素，就是国家找到了可以暂时取代太阳能的燃料物质，就是天然气与可燃冰，特别是这几年，由于在中国的中西部，发现了大量天然气田，这些虽然是好消息，却在一定程度上减缓了太阳能的利用，在我个人看来这不一定是一个好的现象。但是趋势只可能延缓，不可能阻止。可以预见在不久的未来，中国的未来必定是太阳能的未来。而据我

29、个人分析，要想这个趋势到来，要满足以下几个条件。第一，当传统能源物质已经难以满足日常销量的时候，到那时对于能源的需求就必然会逼着我们去寻找新的办法，为太阳能系统一定会以救世主的姿态出现在我们的身边。第二，当一部分人安装了太阳能系统之后，一个产品要想迅速的席卷市场，它必须有低廉的价格，它既包括本身价格和维修成本。只有这样它才可能完全的占领市场。只有当价格下降到一个可以接受的的区间，而且越来越多的人从事这个行业，才会使这个理想变为现实。第三，收到政府的大力支持，甚至直接由政府直接主导这个项目。只有获得了政府的支持，这个项目才有可能完全实施。第四，首次安装成本的下降，这是限制太阳能发电技术推广的最大

30、拦路虎，一旦这个问题解决了，老百姓将会没有任何顾虑安装发电系统。一旦满足了以上的条件，我相信我的期待也就将实现了。 到现在为止，我国实行了各种振兴西部经济的政策，为西部各个地区的强势发展注入了不竭的动力，在西藏、新疆实行的阳光工程已经部分的解决了无电区居民的生活问题极大地提高了他们的生活质量和生活条件但是这些发电的装置只能满足一小功率的电气设施，而且局限在小功率系统的直流用电体系。比如手机充电、排插等一些小型的用电器，尚不能满足大型的日常用电设备，例如电冰箱、电视机洗衣机等，而且因为与所使用的用电不是一个类型，所以难以大范围的推广，所以提高的空间还有很大，所以我想相信，随着我国科技实力的不断加

31、强，创新能力的提升，一定可以让一个全面实用的太阳能用电系统服务与千家万户。为此，现在研究的领域也在逐步的转向中大型的交流太阳能发电系统。 1.4本课题的意义及设计目标 本论文研究的逆变技术是具有一定的时效性的，与当前中国形式相照应。要涉及到的课程也比较广，最主要的有电力电子方面的逆变器、模拟电路方面的晶闸管、制动控制原理等多项技术融为一体。所以实际操作起来难度较大，实施周期较长，但是正是因为有难度，所以这项研究的含金量就更高，同时，也具有较强的应用性。现在，国内的逆变水平还相对较低，一般主流的逆变器也只是贡品逆变器，和西方的技术相比，它的缺点较为明显，首先就是体积大，很占用空间，而且效率很低，

32、转变的太阳能不高，但是花费的成本却很高，由于产生的多为方波和梯形波，所以实际应用起来，也不是很方便。但相反，国外的同类产品无论是技术还是效率都由于国内产品。所以价格也比较高昂。其实太阳的好处已经不需要多说，我想说它对于经济的发展绝对具有积极的意义，当形成产业链之后不仅可以提供大量的就业岗位，而且可以积极的拉动内需，通过这些新兴产业很可能促进中国经济的巨大飞跃，再结合我国经济的实际情况，当前我国经济没有找到新的经济增长点，还是依靠房地产等虚拟经济的而发展，如果继续走原来依靠地产升值，总有一天中国经济必然会破产。等到那个时候恐怕整个中国经济将会让全国失去继续发展的方向，这个时候，光伏发电等新兴产业

33、强势出现，我们一定要抓住机遇，化危机为契机，通过这些高附加值的产业来提升中国经济，让中国经济再次焕发活力。其次就是这个技术的实际作用了，可以为老百姓服务，中华民族自古以来都是一个爱好和平、与日然和谐相处的民族。自然而然会对一些利于环境的技术报以更大的兴趣，所以这项技术必然更加具有竞争优势。最后，同时也是最重要的一点，人类的发展必然需要动力能源，随着人类科技实力的不断加强，能源从木材到煤，再从煤到石油，最后从石油到核能，最后出现的是太阳能。太阳能代表的是一个时代的革新。我们不仅要看到现在，我们居住在地球，我们可以疯狂的利用地球的每一寸资源和物质，可是我相信在不远的将来，人类一定会离开地球，航行在

34、广袤的宇宙之中，到时候我们一定可以更好地利用太阳能，我们一定可以利用最好的方式转变它，从这一点上，我们可以预测太能能的利用水平可能直接影响到一个国家的综合国力。特别对于中国来说，自古以来就是世界民族中咱有重要地位，我们就更加应该记住自己的使命，好好的将利用太阳能放在重中之中的地位，好好的发展太阳能，不仅仅是为了成担起自己在人类发展史的责任，更重要的是可以为民族之崛起而努力，我们不仅仅已经落后第一第二次工业革命，但是我们不应该落后于第三次工业革命了，要用自己的智慧去改变世界。虽然今天我的这个论文所研究的技术很小，但是我愿意以此为基点，好好努力，争取早日取得成绩。1.5主要内容及工作 本篇论文，我

35、首先介绍太阳能的优势，接着介绍了这篇论文的核心，光伏发电系统首先是从太阳能的电池板开始的，由它收集能量然后分别给蓄电池充电和升压电路升压。再有逆变器逆变为标准的正弦电压，再给负载利用，最后总的由控制器控制。这是一个总的过程，但是考虑到我们只是本科论文，而且是个人独立完成，所以不能完整的实际完成。而且考虑到实际的太阳能电池板很昂贵，所以，只是实际制作有直流变交流部分，即制作一个简单的逆变器电路，先输入一定的直流电，再通过一定的设备检测输出的是否是交流电。 具体操作实施如下: (1)、输入一定的低压直流电 (2)、一个可以检测交流电的设备 第二章 基本原理2.1光伏发电的基本原理2.1.1光伏发电

36、的基本原理 太阳能电池理想等效电路如图2.7所示，由恒流发生器、二极管和负载电阻组成。Iph是太阳能电池受光辐射产生的光电流，它的值正比于太阳能电池的面积和入射光的辐射强度。ID为暗电流，是太阳能电池在无光照情况下，通过P-N结的电流。是太阳能电池的输出负载电流，Uoc则是太阳能电池输出开路时测得的电压值。考虑到太阳能电池的内阻，太阳能电池实际等效电路图如图2.8所示：Rest为串联电阻，一般小于1，主要由电极导体电阻、扩散层横向电阻、基体材料电阻和前后电极与基体材料的接触电阻等组成。Rsh为旁路电阻，一般为几千欧姆，主要包括P-N结内漏电阻、电池边缘漏电阻和P型区和N型区各种导电膜的电阻等。

37、另外，等效电路还应包括由P-N结形成的结电容和其它分布电容，由于太阳能电池是直流设备，没有高频交流分量，因此这些电容可以忽略不计。图2.1光伏电池的单元模型图2.2光伏电池等效电路图 如下图2.3所示，是其主要的构造。 一般光伏发电系统大致由四个部分组成： 光伏电池阵列：由于一个小的材料板的电池发出的电量及其的小，为了让用户可以真正的用上合适的电，将其珠合成一个大的整体，就可以达到我们检验的本质了。直流控制系统：在整个产生、传输、逆变的太阳能转变的过程中，需要一个对整个过程进行调整、保护和控制。图2. 3独立光伏发电系统结构图当白天，光照强烈时太阳能电池产生直流电供给负载，同时利用充电器供给蓄

38、电池电能。当阴天或者太阳能很弱时，太阳能电池输出电压达不到光伏发电的最低标准，此时蓄电池就为直流升压电路供给直流电，确保了太阳能系统的高效性与连贯性。直流升压装置可以把低压直流电提升到330的直流电，最后依靠逆变器就可实现50Hz/220V的用户所需的交流电。控制器再实现对其控制。太阳跟踪系统使电池板通过相关器件跟随太阳的运动而调整位置，充分利用太阳能，提高对太阳能的利用效率。2.1.2光伏发电系统的分类1.独立发电系统独立的点点系统是指不和主电网相连，通过自身发电、耗电的自我的电力系统，该电力系统独立性比较强，成本相对来说，也比较低廉。图2.4 独立运行光伏发电系统2.并国网发电系统也就是和

39、国网相连接，既可以向电网中输入能量，也可以吸收点网中的能量，作为主电网中的一个分支。优势是中和性较强，不独立存在，则相对稳定，只要大电网不出现事故，一般来说，该电网都比较稳定。图2.5 并网型光伏发电系统3.混合发电系统在正常情况下，当太阳能可以满足用电量是或者存储电量充足时，不启动发电机；但当太阳能转变不够或者储存电池耗尽时，备用电动机就启动了。一把来说，备用电动机一般是由风能或者其他的新能源产生，这是最常见的发电方式，也就是将两种新的发电方式混合。故得其名。图2.6 混合型光伏发电系统以上，则为光伏系统的一般分类了，大概是三种，每一种都有自己的优点与缺点。一般依据最合适的环境就采用最合适的

40、方式，没有最好的方法，只有最能解决问题的办法，和最适合的方式。2.2逆变电源技术及其原理 下面我们研究本文的重点，逆变系统，而太阳能逆变系统对于逆变的电源要求很高，有以下几个方面：(1)首先必须要有一定的效率。 (2)还要有一定的可靠性。因为是给居民送电，所以稳定性十分重要，这就要求不仅需要合理的电路设计，更加需要一些保护电路。 (3)最户要求，这一款逆变器的适应性更强，可以适应更多的直流电输入。 2.3独立逆变系统升压环节的比较和分析本设计中，逆变器的输入一定的直流电，而其输出则为电压在220伏的交流电，所以在这个系统中必须有升压变压器。逆变器的功率转换电路一般有推挽逆变电路、全桥逆变电路和

41、高频升压逆变电路三种，其主电路分别如图 2-5 和图 2-6 所示。图2-5所示的推挽电路，将升压变压器的中心抽头接于正电源，两只功率管交替工作，输出得到交流电输出。由于功率晶体管共地连接，驱动及控制电路简单，另外由于变压器具有一定的漏感，可限制短路电流，因而提高了电路的可靠性。其缺点是变压器利用率低，带动感性负载的能力较差。图2-6所示的全桥逆变电路克服了推挽电路的缺点，功率开关管3、6和4、5反相，3和4相位互差180，调节3和4的输出脉冲宽度，输出交流电压的有效值即随之改变。由于该电路具有能使5和6共同导通的功能，因而具有续流回路，即使对感性负载，输出电压波形也不会产生畸变。该电路的缺点

42、是上、下桥臂的功率晶体管不共地，因此必须采用专门驱动电路或采用隔离电源。另外，为防止上、下桥臂发生共态导通，在3、6及4、6之间必须设计先关断后导通电路，即必须设置死区时间，其电路结构较复杂。 图2-5 推挽式逆变器电路原理框图 图2-6 全桥逆变器电路原理图 图2-7为高频升压电路，由于推挽电路和全桥电路的输出都必须加升压变压器，而工频升压变压器体积大，效率低，价格也较贵，随着电力电子技术和微电子技术的发展，采用高频升压变换技术实现逆变，可实现高功率密度逆变。这种逆变电路的前级升压电路采用推挽结构（T1、T2），但工作频率均在20KHz以上，升压变压器B1采用高频磁芯材料，因而体积小、重量轻

43、，高频逆变后经过高频变压器变成高频交流电，又经高频整流滤波电路得到高压直流电（一般均在250以上），再通过工频全桥逆变电路（T3、T4、T5、T6）实现逆变。采用该电路结构，使逆变电路功率密度大大提高，逆变器的空载损耗也相应降低，效率得到提高。该电路的缺点是电路复杂，可靠性比上述两种电路偏低。图2-7高频升压电路综合比较上述方案，本设计最终决定采用直流升压斩波电路作为升压环节的主电路，下面就简要的分析一下该直流升压斩波电路的工作方式。第三章 太阳能逆变主电路及其结构分析3.1逆变主电路 基于设计要求，本设计选用前级推挽电路和后级全桥逆变电路。即控制器输出电压经推挽变换器变成交流，经高频变压器升

44、压，整流，滤波后变成高压直流，再经控制电路驱动逆变成工频交流输出图3.9 太阳能逆变电源主电路推挽变换器的电路如上图所示，由开关管T1、T2、变压器、整流二极管D1、 D2、滤波电感L和电容C构成。 推挽变换器中T1开关和T2开关交替开通，即相互错开180相位，以相同脉冲宽度交替开通和关断。电工作过程如下所述： 开关T1导通时，变压器上半侧的一次绕组上加有输入电压Us,电流从一次绕组反同名端方向流入，变压器二次绕组产生与匝数比成正比的电压，整流二极管D1截止、D2导通，经电感L向负载供电，电感电流和负载电压Uo上升。 开关T1关断(T2未开通，死区时间)时，由于电感L的电流还在续流，所以二极管

45、D1和D2导通为电感续流，此时变压器的两个二次绕组相当于短路，绕组电压为零。在此期间，由电感L和电容C中的储存能量向负载供电，电感电流和负载电压Uo下降。 当T2开通时，变压器的下半侧的一次绕组上有输入电压Uo，电流从一次绕组同名端方向流入，变压器的二次绕组产生与匝数比成正比的电压，整流二极管D2截止、D1导通，经电感L向负载供电，电感电流和负载电压Uo上升。 T1关断时，由于电感L的电流还在继续，所以二极管D1和D2导通为电感续流，电感电流和负载电压Uo下降。 以同样动作重复步骤-。最终在负载R端得到一个稳定的直流高压。 全桥逆变电路有开关管Q1, Q2, Q3, Q4和电感L等构成。桥对角

46、的功率管作为一组，每组同时开通关断，两组轮流工作，在一个周期很短的死区时间内，四个功率管全部关闭。死区时间是防止上下两个功率管同时导通造成短路。电压Us经过电容C滤波后成为脉动较小的直流电。这时给Ql和Q4同时以驱动信号G1, G4，功率管Q1和Q4导通。电流通过Q1的漏极，经过后面的LC滤波器回到Q4的漏极。经过一个死区时间后，Q2和Q3加以驱动信号G2, G3，此时Q1和Q4上的驱动消失，电流不立即通过Q2和Q3，而利用Q2和Q3旁边的二极管续流，电流下降到零时再开始导通。四个二极管还为开关管Q提供一个过压保护功能。3.2电路参数的选择参数如下:第四章 结论4.1 结论在以自身能力和实验条件为基础的情况下，结合了当前能源的最新形势，本文完成了以下各项任务； （1）蓄电池的放电技术，为了更加好的利用蓄电池技术，是蓄电池的使用更加的合理与科学，同时也要兼顾整个电路的平衡安全。（2）逆变技术。本文主要使用逆变电路，将直流变为标准的交流电路。完全从理论上说，因为本文已经从理论上阐述了太阳能逆变器的合理性，而且着重分析了逆变电路的