下载文档原格式
本科毕业论文光伏发电并网逆变控器制系统的设计THE RESERCH ON PHOTO VOLTAIC GRII-CONNECTED INVERTER题目光伏发电并网逆变控制器系统的设计学生姓名学号 200814240119系别物电系专业电气工程及其自动化届别 2011指导教师职称讲师摘要 (3)第一章绪论 (4)1.1光伏发电并网逆变器的研究背景及现状 (4)1.2光伏发电并网逆变器研究的目的 (5)第二章光伏发电并网逆变控制系统的理论分析 (7)2.1太阳能发电并网系统总拓扑图 (7)2.2逆变器的电路原理 (8)2.2.1 逆变器的电路原理 (8)2.2.2 逆变器的逆变传统技术 (8) (10)2.3 并网逆变 (11)2.3.1 电路结构 (11)2.3.2 系统的总体方案 (11)2.3.3 前级boost电路的工作原理 (11)2.3.4主电路参数的选取 (13)光伏系统最大功率跟踪的方法 (15)逆变器驱动电路 (17)第三章硬件电路 (19)第四章系统软件设计 (21)4.1 基于AT89C51的系统软件设计 (21)4.2 系统的主程序流程图 (24)4.3逆变控制程序设计 (24)4.4中断和键盘子程序设计 (27)参考文献 (31)摘要世界环境的日益恶化和传统能源的日渐枯竭，促使了对新能源的开发和发展。
具有可持续发展的太阳能资源受到了各国的重视，各国相继出台的新能源法对太阳能发展起到推波助澜的作用。
其中，光伏并网发电具有深远的理论价值和现实意义，仅在过去五年，光伏并网电站安装总量已达到数千兆瓦。
而连接光伏阵列和电网的光伏并网逆变器便是整个光伏并网发电系统的关键。
本文根据逆变器结构以及光伏发电阵列特点，提出了基于DC-DC和DC-AC两级并网逆变器的结构。
基于DC-DC和DC-AC电路的相对独立性，分别对DC-DC和DC-AC 进行了分析，重点分析了DC-AC的工作原理。
并网逆变控制器设计是本文的重点，包括逆变器驱动电路的设计、逆变器驱动电路的软件编程以及并网过程中直流侧欠电压、直流侧过电压、交流侧电流等硬件电路的设计。
毕业论文题目：太阳能充电器控制设计学院：新能源工程学院专业名称：光伏材料加工与应用毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日目录摘要 (3)Abstract (4)绪论 (5)0 引言 (5)1 太阳能电池的基本原理 (6)2太阳能电池的输出特性 (7)3 最大功率跟踪原理及算法 (9)1）最大功率原理 (10)2）最大功率点的搜索 (10)4 蓄电池充电效率分析 (12)5 太阳能充电系统效率分析 (12)1) 电能系统分析 (13)2) 太阳能充电系统效率分析 (13)3）最大效率设计原则 (14)6系统整体结构设计 (14)7 太阳能控制器结构 (15)8 太阳能控制器电路分析 (17)9 系统软件设计 (21)参考文献 (23)致谢 (24)太阳能充电控制器设计摘要近年来再生能源技术广受重视,而太阳能发电由于有先进的电力电子技术辅助,已成为极具潜力的再生能源之一。
【光伏技术论文】分布式光伏发电控制系统设计分析摘要：针对分布式光伏发电控制系统存在的自动化程度低、运行效率不高、稳定性差的问题，设计并实现基于ＰＬＣ技术以及ＲＳ４８５通信技术的光伏发电控制系统。
详细分析分布式光伏发电控制系统结构，完成控制系统的硬件设计、软件设计。
利用力控组态软件实现对分布式光伏发电控制系统的运行状态、故障信息的实时监测，可在线设置、修改运行参数。
该分布式光伏发电控制系统自动化程度高、提高了系统的运行效率和稳定性，能满足预期设计目标。
关键词：控制系统；ＰＬＣ；分布式；ＲＳ４８５；监控平台引言光伏发电是指利用光伏电池将太阳能直接转换为电能。
光伏发电系统在能量转化率、设备成本以及实际应用等方面都有较好的发展前景。
光伏发电具有无污染、无噪声、设备建设周期短、维护简单等特点，可进行大规模的推广和应用［１］。
光伏发电技术在德国、美国等发达国家比较成熟，推广力度较大，如德国早在１９９０年即推出“１０００太阳能屋顶计划”；２００２年美国光伏电池发电总量已达１１２．９ＭＷ，日本则近２５４．５ＭＷ，并每年以４８．６％的速度增长。
我国光伏发电技术起步于１９７０年，经过近５０年的不断努力，国内光伏发电技术与国外的差距在不断缩小［２－４］。
光伏发电系统按照传送方式可分为独立、并网、分布式光伏发电三种模式，其中分布式光伏发电是指在用户用电现场分布并配置较小的光伏发电供电系统，以满足特定用户的用电需求，具有分散布置，集中管理的优势。
以分布式光伏发电控制系统为研究对象，分析其控制结构、软硬件设计，以提升控制系统的自动化水平，提高系统运行效率，降低故障发生率。
１控制系统结构分布式光伏发电控制系统结构框图如图１所示，按照功能可分为能源管理、变换／控制管理、负载优化管理三部分。
能源管理部分为光伏电池阵列，为分布式光伏系统的电能来源；光伏电池经ＤＣ／ＡＣ变换器、光伏并网装置、控制系统等变换／控制管理模块处理后，为负载用公共电网提供连续、可靠的光伏电能。
光伏发电系统的毕业论文光伏发电系统的毕业论文随着环境保护意识的提高和对可再生能源的需求增加，光伏发电系统作为一种清洁、可持续的能源解决方案，受到了广泛关注。
本篇毕业论文将对光伏发电系统进行深入研究，探讨其原理、技术以及应用前景。
第一部分：光伏发电系统的原理光伏发电系统的核心是太阳能电池板，它能够将太阳光直接转化为电能。
太阳能电池板由多个光伏电池组成，这些电池由半导体材料制成，当光照射到电池上时，光子会激发出电子，形成电流。
通过将多个光伏电池串联或并联，可以获得所需的电压和电流。
第二部分：光伏发电系统的技术光伏发电系统的技术包括太阳能电池板的制造、电池板的布局和组装以及电能的转换和储存等方面。
在太阳能电池板的制造过程中，需要选择合适的半导体材料，并进行切割、清洗、涂覆等工艺。
电池板的布局和组装涉及到电池板的安装角度、朝向以及防尘和防水措施等。
电能的转换和储存主要包括光伏逆变器的使用和电池组的配置。
第三部分：光伏发电系统的应用前景光伏发电系统具有广阔的应用前景。
首先，光伏发电系统可以用于家庭和商业建筑的供电，减少对传统电网的依赖，降低能源成本。
其次，光伏发电系统可以应用于偏远地区和发展中国家，解决电力供应不足的问题，改善当地居民的生活条件。
此外，光伏发电系统还可以应用于交通工具，如太阳能汽车和船只，减少对化石燃料的依赖，降低环境污染。
结论光伏发电系统作为一种清洁、可持续的能源解决方案，具有巨大的潜力和应用前景。
然而，光伏发电系统仍面临一些挑战，如高成本、低效率以及能源储存问题等。
因此，未来的研究应该集中在提高光伏发电系统的效率和降低成本，同时探索更好的能源储存技术。
总之，光伏发电系统是一项重要的研究领域，对于实现可持续发展和减少对化石能源的依赖具有重要意义。
通过深入研究光伏发电系统的原理、技术和应用前景，可以为相关领域的研究和应用提供有益的参考和指导。
希望本篇毕业论文能够对读者对光伏发电系统有更深入的了解，并为未来的研究提供启示。
本科毕业设计论文基于MPPT控制的独立光伏发电系统设计摘要随着时代的发展，人类对能源的需求越来越多，新能源开发是解决能源问题的根本途径，而太阳能光伏发电正是新能源和可再生能源的重要组成部分。
本文主要研究独立光伏发电系统，它有着相当广泛的应用。
独立光伏系统主要包括了光伏电池、蓄电池组、充电器和逆变器四个组成部分，本文对独立光伏系统中的最大功率点跟踪进行深入研究。
本文利用光伏电池的数学模型和等效电路，在MATLAB/Simulink中建立了光伏电池的仿真模型，得到了与实际光伏电池输出特性一致的仿真曲线，为进一步研究最大功率点跟踪打下了基础。
最大功率点跟踪的方法有很多，但是应用最为广泛的是扰动观察法和电导增量法，本文对自适应占空比干扰法进行了详细的分析，给出了算法设计，并建立了光伏电池的仿真模型对算法进行了仿真，仿真结果验证了算法设计的正确。
关键词：独立光伏系统，光伏电池，最大功率点跟踪The Design of Independent Photovoltaic Power Generation System Based on MPPT ControlABSTRACTWith the development of economics and technology, more and more energy is required. Researching and developing new energy is the radical method to resolve the energy problem, and the solar energy is the important composing of the new energy and the renewable energy.Research on the stand-alone photovoltaic system is the main content of this thesis. There is very comprehensive application for the stand-alone photovoltaic system. The stand-alone photovoltaic system is composed of the solar cell, storage battery, charger and inverter. Several key techniques, for instance , the MPPT(Maximum Power Point Tracking) are deeply studied in this thesis. Base on the mathematical model and the equivalent circuit, the solar cell simulation model in MATLAB/Simulink is built in order to research the MPPT, and the curve which is in accordance with the actual solar cell is attained. This work built the base for the further research on MPPT. There are many methods for MPPT, but the P&O(Perturb and Observe) method and the C.I. (Conductance incremental) method are applied most extensively, and these two methods are analyzed in detail. The algorithmic designs of the P&O method and the C.I. method are given in this thesis, and the algorithmic designs are simulated with the model of the solar cell in MATLAB/Simulink, and the result of simulation validated the correctness of the design of the two algorithms. Besides, take the P&O for instance, the factors which can affect the quality of the MPPT are discussed.KEY WORDS:Stand-alone photovoltaic system,Solar cell,MPPT目录前言 (1)第1章绪论 (2)1.1 发展光伏发电的意义 (2)1.1.1 保护气候和改善环境 (2)1.1.2 节省空间 (3)1.1.3 增加就业 (3)1.1.4 提供农村电力 (3)1.1.5 中国的特殊需求 (4)1.2 国内外光伏产业的发展及趋势 (4)1.2.1 世界光伏产业发展的现状和趋势 (4)1.2.2 国内光伏产业发展现状和趋势 (5)第2章光伏发电系统 (6)2.1 光伏发电系统的基本组成 (6)2.2 带有最大功率跟踪功能的光伏发电系统的基本组成 (6)第3章光伏阵列特性及其仿真模型的研究 (8)3.1 光伏电池的工作原理 (8)3.2 光伏电池等效电路分析 (9)3.3 光伏阵列的Simulink模型 (12)第4章光伏阵列最大功率点跟踪算法的研究 (18)4.1 光伏系统最大功率跟踪的原理 (18)4.2 最大功率跟踪点方法概述 (19)4.3 DC/DC变换电路实现MPPT的原理 (27)4.3.1 Boost变换电路 (28)4.3.2 Boost电路实现光伏阵列MPPT的仿真模型 (30)4.4 自适应占空比干扰观察法 (35)4.4.1 占空比干扰观察法的提出 (35)4.4.2 自适应控制技术介绍 (36)4.4.3 基于自适应控制思想的MPPT方法 (36)4.4.4 光伏阵列MPPT仿真模型的建立 (39)4.4.5 仿真结果与分析 (40)结论 (43)谢辞 (45)参考文献 (46)外文资料翻译 (49)前言长期以来，人们就一直在努力研究利用太阳能。
本科毕业设计论文题目：太阳能光伏发电光源跟踪控制系统—硬件部分院系：电子信息工程学院专业: 自动化班级：学生：学号：指导教师：2013年6月太阳能光伏发电光源跟踪控制系统——硬件部分摘要太阳能是一种非常具有开发潜力的能源，世界各国都在积极开发利用太阳能。
我国太阳能的利用，在近十年发展得非常迅速，但是我国的太阳能利用技术还比较落后，且太阳能利用的局限性很大。
为了进一步扩大太阳能的利用范围，提高太阳能的利用率，本文开发了一套太阳跟踪与驱动系统，该系统能够使太阳能利用装置时刻保持与太阳光线垂直，其结构简单、成本低廉且跟踪精度高，可用于太阳灶、太阳能热水器等各种太阳能装置上，具有一定的实用价值。
设计的太阳跟踪与驱动控制系统主要由三大部分构成：传感器、控制器、机械跟踪平台。
传感器由独立的四片光电池组成，用于大范围跟踪太阳，控制器硬件以单片机STC12C5A60S2为核心，完成了控制器的硬件电路设计和制作，系统的硬件电路包括，模拟输入电路，电机驱动电路，电源电路等。
关键词:太阳跟踪，传感器，控制器，跟踪平台Solar photovoltaic energy sources tracking control system——The hardware partAbstractSolar energy is a kind of energy with great potential development,and many countries is trying to utilize it.The use of solar energy is developed very fast in our country in recent ten years.But the technology of utilizing solar energy is still relatively backward,and the application of solar energy is restricted by many factors.To widen the use of solar energy and increase the utilization of solar energy,the solar energy traking and driving system is designed in this paper.The system can guarantee that the deviceice of utilizing solar energy is vertical to sun streams,and it has simple structure, low cost and high tracking precision.The system can be used in many kinds of solar installations such as solar cooker and solar water heater,and it has certain practical value.In the paper,the designed solar tracking and drive control system are mainly composed of three major components:sensors,controllers and mechanical tracking platform.The sensor is mainly composed of four photocell which could achieve large-scale tracking the sun.STC12C5A60S2 is used as the core in the controller.Hardware circuit design and production are accomplished.The system hardware circuits are composed of analog input circuit,the motor drive circuit,power circuit and so on.Keywords:Solar tracking,sensor, controller,tracking platform中文摘要......................................................................................................... 错误！未定义书签。
太阳能光伏照明系统设计毕业论文目录1 绪论 (1)1.1太阳能照明的节能优点 (1)1.2太阳能照明是发展的趋势 (2)1.3太阳能路灯与普通路灯相比较 (3)2 太阳能路灯设计思路 (6)3 太阳能路灯的组成原理框图及其工作原理 (7)3.1太阳能路灯的组成 (7)3.2太阳能路灯的工作原理 (7)4 各部件的组成及工作原理 (9)4.1太阳能电池组件的组成及其工作原理 (9)4.2蓄电池的组成及工作原理 (11)4.3电源控制器的组成及工作原理 (13)4.4光源的选择 (16)4.5各数据计算 (17)5 太阳能路灯的实际应用 (19)结论 (20)参考文献 (21)致谢 (22)1 绪论1.1太阳能照明的节能优点无论是现在还是将来，太阳能都拥有广阔的市场前景。
潜力无限的太阳能是一种清洁、高效而且可持续的可再生能源。
同时，使用太阳能也是一个明智的财务选择。
如果使用太阳能电池板为您的住宅供电，在收到每个月的电费单时，您就能体会到这一点。
另外，太阳能是环保的选择——如果您知道使用太阳能将为您的孩子留下一个更环保的美好世界，您一定会感到自豪。
如今，全球的光伏 (Photovoltaic, PV) 太阳能供不应求，是增长最快的可再生能源之一。
随着制造工艺的高效化，光伏系统的成本将继续下降。
如今，光伏系统的价格已经是 20 年前的 1/25。
即使是商业电力公司，也正在寻求通过利用太阳能来构建更为稳定的成本结构。
研究结果显示，太阳能在北方的气候条件下更为有效。
在加利福尼亚州，电费每年上涨 6.7%。
太阳能则可以用来预防未来电费的居高不下。
在许多国家，您可以将富余电力卖给电力公司，冲抵您的电费。
与高成本的化石燃料污染和全球温室效应相比，太阳能不仅使用范围广，而且更经济。
在近期的民意调查中，当受访对象被问及哪类能源最适合子孙后代时，太阳能的得分高出所有其它能源。
光伏系统在提供电力的同时，不会排放二氧化碳。
太阳能光伏发电控制技术分析论文太阳能光伏发电控制技术分析论文【摘要】针对太阳能光伏发电，在简单介绍光伏发电原理和控制要求的基础上，对控制技术的应用进行深入分析，旨在为光伏发电技术发展提供可靠技术支持。
【关键词】太阳能光伏发电；控制技术前言全球气候变暖，传统燃料日渐枯竭，世界范围内有近20亿人无法得到能源保障，在这种情况下，人们将目光放在可再生能源方面，期望利用可再生能源彻底改变人类多年以来的能源结构，实现可持续发展。
在诸多可再生能源当中，太阳能凭借其独有特点，逐渐成为全球关注焦点。
太阳能可谓取之不尽用之不竭，且成本低廉、不会造成污染，是一种可自由利用的可再生能源。
目前，全球各国、地区都在大力提高太阳能发电系统建设规模，开发并生产出各类不同的设施与产品，我国在这一方面也取得了明显成效。
1、光伏发电基本原理对于光伏发电系统，它主要由以下几部分构成：①光伏电池方阵：光伏电池可将光能转换为直流电，在系统中属基本单元。
金属支架上通过导线相连的若干光伏电池及组成方阵，利用方阵提供必需的电流及电压。
②控制器：负责对系统的输入功率与输出功率进行分配和调节，也能调整蓄电池电压。
③逆变器：实现直流电向交流电的转换。
因光伏电池与蓄电池均属直流电源，所以在交流负载情况下，需采用逆变器进行变换，以提供交流电流。
④蓄电池组：因日照具有不恒定性，所以在系统中需要用到蓄电池来调节或存储电能。
蓄电池能将直流电能转换成化学能进行存储，在需要时通过转换释放[1]。
光伏发电系统主要有以下三类：①独立系统：将光能直接转换成电能，和公共电网没有连接；②并网系统：在转换形成电能后和交流电网相连；③混合系统：是指兼有至少两种能源的系统。
2、光伏发电控制要求光伏发电的控制实际上是对充电器与逆变器进行控制。
因并网和独立系统有相同的基本功能，故能将其视作一个主要对象来研究相应的控制技术。
从独立系统的角度讲，它的技术性能有：光伏电池额定功率、选电池额定容量、逆变器输出电压、频率范围与电流总谐波畸变率、系统总效率。
基于P L C的光伏控制系统LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】编号河南机电高等专科学校毕业设计（论文）基于PLC的光伏控制系统系部: 自动控制系专业: 电气自动化技术班级: 自104班**: ***学号:****: **二零一三年四月二十五日摘要随着能源和环境问题的日益严重，太阳能等新能源的开发、利用越来越受到社会的关注，太阳能是一种理想的清洁绿色能源，但转换和利用率不高，造成了太阳能利用的局限性很大。
如何提高太阳能的转换和利用率、降低发电系统建造成本是研究太阳能发电系统的两大难题。
本系统基于西门子PLC等自动化产品设计一种结构简单、成本低廉且精度高的太阳能自动追踪系统，以提高太阳能的利用率。
本系统利用安装在太阳能电池组件的不同方位光敏传感器检测太阳与电池组件相对位置，检测结果传输给PLC，PLC通过变频器驱动三相低速同步电机动作，实现水平角控制。
系统首先通过雨水传感器检测天气情况，如是雨天则自动停止在原位不工作；非雨天情况下系统自动追踪太阳，以使太阳能电池组件的辐照最大化。
由于时间及作者目前的知识限制，跟踪系统只是进行粗略的角度跟踪，有较大误差，今后如有机会再进行改进。
关键词：PLC ；变频器；太阳能；追踪ABSTRACTAs the increasingly serious energy and environmental problems, solar and other new energy development and utilization of more and more get the attention of society, is a kind of ideal clean green energy, solar energy conversion and utilization is not high, cause the limitations of the solar energy utilization is very large. How to improve the solar energy conversion and utilization, reduce construction cost power generation system are two big problem in the study of solar power generation system. This system based on Siemens PLC and other automation products, design a simple structure, low cost and high precision automatic solar tracking system, in order to improve the utilization of solar energy.Using this system installed in different position of the solar energy battery components solar battery components and relative positions, photosensitive sensor detection results transmitted to PLC, PLC by the movements of the inverter drive three-phase synchronous motor at low speed, Angle control implementation level. System first by weather conditions, rain sensor, rainy days don't work automatically stop in situ; Is not the rainy day, system automatically identify further and cloudy weather, the cloudy system automatically track the sun, to maximize the solar cell component of irradiation. Manual mode, the user can be manually adjusted according to demand level Angle and elevation Angle of the solar cell component. System has a bad weather self protection function at the same time, such as strong wind weather, system will automatically keep the solar cell component level, to reduce the windward side.Due to time limit and the author's current knowledge, Angle tracking system is only for rough tracking, a greater error, if there is any chance to improve in the future.Key words: PLC; Frequency converter; Servo; Solar energy; trackin目录第1章绪论......................................................能源与环保..................................................能源紧缺................................................环境污染................................................系统研究背景................................................系统研究目的.............................................系统研究现状.............................................系统拟研究内容...........................................本章总结..................................................... 第2章跟踪系统的要求及方案......................................跟踪系统的要求...............................................跟踪系统的方案..............................................本章小结..................................................... 第3章跟踪系统的硬件组成.....................................跟踪系统机械组成.............................................机械传动机构工作原理....................................跟踪系统电气系统硬件........................................光伏模块................................................信号采集模块和处理模块...................................驱动模块...............................................控制器单元..............................................储存装置.....................................................计时模块.....................................................硬件之间的连接...............................................本章小结..................................................... 第4章跟踪系统的软件设计........................................PLC的编程 ..................................................模拟量编程..................................................本章小结..................................................... 第5章电气控制技术..............................................光伏跟踪系统最大功率跟踪概述.................................MPPT控制基本原理 ...........................................扰动观察法(Perturbation and Observation—P&0)...........MPPT技术的硬件电路支持 .................................电流采样电路.................................................电压采样电路................................................本章小结..................................................... 第6章总结及展望................................................总结........................................................6. 2展望 .................................................... 参考文献......................................................... 致谢.............................................................第1章绪论能源与环保随着时代的前进，人类社会和经济的发展速度日益增加，人类对能源的需求就越大，利用能源时可能对环境造成较大程度的破坏。
《光伏发电系统及其控制的研究》篇一一、引言随着全球能源需求的持续增长和传统能源的日益枯竭，可再生能源的开发和利用已成为全球关注的焦点。
其中，光伏发电系统以其清洁、高效、可持续的优点，逐渐成为现代能源结构的重要组成部分。
本文将就光伏发电系统的构成、工作原理及其控制策略进行详细的研究和探讨。
二、光伏发电系统的构成及工作原理光伏发电系统主要由光伏电池板、支架、逆变器、电缆及配电系统等部分组成。
其中，光伏电池板是系统的核心部分，负责将太阳能转化为直流电能。
光伏电池板通过吸收太阳光，产生光生电势，进而产生电流。
支架则用于支撑光伏电池板，使其能够更好地吸收太阳光。
逆变器则负责将光伏电池板产生的直流电转化为交流电，以供家庭或企业使用。
电缆则负责将光伏电池板产生的电能传输到配电系统，最后通过配电系统将电能输送到用电设备。
三、光伏发电系统的控制策略光伏发电系统的控制策略主要涉及最大功率点跟踪（MPPT）和并网控制两个方面。
1. 最大功率点跟踪（MPPT）最大功率点跟踪是光伏发电系统控制的核心策略之一。
由于太阳能的辐射强度和温度等因素的变化，光伏电池板的输出功率会发生变化。
MPPT控制策略通过实时监测光伏电池板的输出电压和电流，不断调整其工作点，使其始终处于最大功率点附近，从而提高系统的发电效率。
2. 并网控制并网控制是光伏发电系统与电网相连的关键技术。
在并网过程中，系统需要实时监测电网的电压、频率等参数，并通过逆变器将光伏电池板产生的电能与电网进行同步并网。
此外，为了保证并网过程中电网的稳定性和安全性，还需要采取一系列保护措施，如过流保护、过压保护、孤岛效应保护等。
四、光伏发电系统的优化及发展方向为了提高光伏发电系统的效率和性能，可以采取一系列优化措施，如优化光伏电池板的布局、提高逆变器的转换效率、优化并网控制系统等。
此外，随着科技的不断发展，人工智能和物联网等新兴技术的应用也为光伏发电系统的优化提供了新的方向。
光伏控制系统论文目录设计总说明 (I)III 1 绪论 (1)1.1 太阳能光伏发电的研究背景 (1)1.2 太阳能光伏发电发展历程与现状 (1)1.3 太阳能光伏发电系统介绍 (2)2 太阳能光伏发电并网装置 (3)2.1 太阳能光伏并网装置总体功能描述 (3)2.2 各电路模块在并网装置中的作用 (3)2.2.1 主电路模块 (3)2.2.2 驱动电路 (4)2.2.3 采样电路 (4)2.3 控制系统在并网装置中的作用 (4)3 控制系统的硬件设计 (5)3.1 控制系统的方案选择 (5)3.2 器件介绍 (6)3.2.1 dsPIC30F6010A介绍 (6)3.2.2 MC54HC244介绍 (14)3.2.3 TLP521介绍 (14)3.2.4 2SC0108T介绍 (15)3.3控制电路功能描述 (16)3.3.1PWM输出电路 (17)3.3.2 SPWM输出电路 (18)3.3.3 短路保护电路 (19)3.3.4 最大功率点跟踪（MPPT） (20)3.4硬件电路小结 (21)4 控制系统的软件设计 (22)4.1 编程要求 (22)4.2 编程环境 (22)4.3 指令介绍 (26)4.4 端口选择 (26)4.5 程序算法和流程图 (29)4.5.1 PWM波算法与流程图 (29)4.5.2 SPWM波算法与流程图 (30)4.6 软件设计小结 (42)5 结论 (44)参考文献 (48)致谢 (49)附录A (50)附录B (52)1 绪论1.1 太阳能光伏发电的研究背景随着人类文明的发展，燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害也日益突出，同时全球还有20亿人得不到正常的能源供应。
人们对能源需求日益增加以及传统能源日益枯竭成了不可逆转趋势。
这个时候，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变现在的能源结构，维持长远的可持续发展，解决人类的能源问题。
与风能等其他可再生能源相比，太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。
丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。
如何高效利用太阳能为人类服务，成了世界的热点课题。
电能是人类社会最广泛最成熟的能源利用模式，将太阳能转换成满足人类各种需求的电能是利用太阳能的有效途径，是解决当前能源问题的最佳对策。
由于太阳能光伏发电技术的重要性，在研究开发、产业化制造技术及市场开拓方面成为世界各国特别是发达国家激烈竞争的主要热点。
美国是最早制定光伏发电的发展规划的国家，1997年又提出“百万屋顶”计划。
日本1992年启动了新阳光计划，到2003年日本光伏组件生产占世界的50%，欧洲各国对太阳能的热情也日益高涨。
我国也是如此。
根据《可再生能源中长期发展规划》，到2020年，我国力争使太阳能发电装机容量达到1.8GW（百万千瓦），到2050年将达到600GW（百万千瓦）。
1.2 太阳能光伏发电发展历程与现状目前太阳能的利用形式主要有光热利用、光化学转换和光伏发电利用三种形式。
光热利用具有低成本，方便，利用效率较高等优点，但不利于能量的传输，一般只能就地使用，而且输出能量形式不具备通用性。
光化学转换在自然界中以光合作用的形式普遍存在，但以目前人类的科技发展水平还不能很好地利用。
光伏发电利用以电能作为最终表现形式，具有传输极其方便的特点，在通用性、可存储性等方面具有前两者无法替代的优势，且太阳能电池的原料－硅的储量十分丰富。
太阳能电池最早用于空间技术，至今宇宙飞船和人造卫星的电力仍然基本上依靠太阳能电池系统来供给。
70年代以后，太阳能电池在地面得到广泛应用，目前已遍及生活照明、铁路交通、水利气象、邮电通信、广播电视、阴极保护、农林牧业、军事国防、并网调峰等各个领域。
太阳能电池发电最终的发展目标，是进入公共电力网的规模应用，包括中心并网光伏电站、风－光互补电站、电网末稍的延伸光伏电站、分散式屋顶并网光伏系统等。
但是现在光伏电源能量转换效率比较低，单位发电成本较高，在一定程度上制约了光伏发电系统的发展。
提高转换效率，降低发电成本成了光伏产业的发展趋势。
利用科技的力量，力争使太阳电池转换效率的不断提高、生产成本的不断下降，都能促使太阳能光伏发电在能源、环境和人类社会未来发展中占据重要地位。
1.3 太阳能光伏发电系统介绍太阳能光伏发电系统实际上是一种功率变换器，它的作用是将太阳能光伏组件发出的直流电源经过变换、处理后成为满足人们需求的各种电源。
如图1-1。
图1-1 光伏发电系统示意图太阳能光伏发电并网装置是光伏发电系统的并网利用方式，其工作过程为：光伏组件输出直流电源（DC30—80V）经斩波调压模块升高到DC300—400V，再经逆变模块输出工频220V交流电，滤波后实现并网输送到用户。
整个过程还需要斩波调压模块驱动电路、逆变模块驱动电路、滤波电路、采样电路、保护电路和控制系统的参与。
其中，本次设计主要研究的是光伏电源的控制系统。
下文中，太阳能光伏发电系统、太阳能光伏发电并网装置和光伏电源都是同一个概念，都是本次论文研究的功率变换器。
2 太阳能光伏发电并网装置2.1 太阳能光伏并网装置总体功能描述图2-1 太阳能光伏发电并网装置框图太阳能光伏组件利用半导体器件的电子学特性将太阳辐射能转换成直流电输出，太阳能光伏发电并网装置主要的任务是将光伏组件发出来的直流电变换成三相交流220V50Hz的电能，并使谐波足够小，供负载使用或给公用电网供电。
如图2-1。
2.2 各电路模块在并网装置中的作用2.2.1 主电路模块如图2-2，主电路由升压斩波电路、三相电压型全桥逆变电路和滤波电路构成。
图2-2 光伏主电路电路图本次设计中的升压斩波电路采用典型的升压斩波电路拓扑结构，由一个IGBT与大电容并联组成，电路前端采用大电感进行储能。
电路通过控制IGBT的占空比来实现电压的抬升，在12KHz的工作频率下将光伏组件输出的直流30V-80V电升高到300-400V，供逆变电路使用。
逆变电路采用三相电压型全控桥结构，经3个桥臂上的6个IGBT器件的规律地通断将升压斩波电路输出的300V-400V电压（母线电压）逆变为三相220V50Hz的交流电。
滤波电路为LC滤波电路，其中电感星形连接，电容角型连接，逆变电路输出的交流电经过滤波电路滤除谐波后，成为平滑的正弦波，供给负载使用或经隔离变压器输送到电网。
2.2.2 驱动电路太阳能光伏发电并网装置有两组驱动电路，一组是2SD106驱动电路，它负责驱动斩波电路，其中2SD106驱动电路又由3525电路控制；另一组是2SC0108T驱动电路，它负责驱动逆变电路。
驱动电路架设在主电路和控制电路之间，其作用是放大控制电路发出的控制信号，以驱动主电路工作并提供硬件保护。
2.2.3 采样电路采样电路作为太阳能光伏发电并网装置的神经系统，将系统运行的电流、电压、相位、频率等参数采样回来，交给单片机处理，是构成闭环控制不可缺少的部分。
采样电路有各种传感器和运放构成，将系统参数转换成一定电压级别的方波信号，使单片机能够识别，从而发出准确的信号控制系统安全、稳定运行。
2.3 控制系统在并网装置中的作用控制系统是整个光伏发电并网装置的“大脑”，就像人类的神经中枢一样控制光伏发电并网装置能量转换的整个过程。
控制系统通过闭环控制光伏发电并网装置工作在安全、稳定状态，通过软件控制MPPT实现最大功率输出。
研究光伏控制系统，有利于促进光伏发电系统的研究深度，提高太阳能的利用效率，降低发电成本，有利于缓解和解决人类面临的能源危机，它响应国家号召，顺应发展潮流，将带来巨大的经济效益和环保效益。
接下来，我将详细介绍太阳能光伏发电并网装置控制系统的特点和硬件设计以及软件设计。
3 控制系统的硬件设计3.1 控制系统的方案选择太阳能光伏发电在全世界围得到快速发展，被认为是当前世界上最具发展前景的新能源技术。
而光伏电源作为太阳能发电利用中主要的能量变换装置，是目前光伏发电研究和发展的重要环节。
作为光伏电源的控制系统，在控制着光伏电源的安全、稳定运行中起着至关重要的作用，需要达到如下要求：（1）输出SPWM波，控制太阳能光伏发电并网装置的逆变部分（2）输出PWM波，滤波后控制3525斩波驱动控制电路的给定输入（3）具有短路（SC）电路，能实现短路保护选择控制系统的方案，最重要的是选择主控制芯片。
专门的PWM发生器经过多年的开发应用，技术比较成熟，但控制比较单一。
低端控制器如51系列单片机的优势是芯片价格低廉，指令简单，但需要增加大量的外设才能满足本系统要求，所占空间较大。
高端控制器如DSP、凌阳、微芯等都能满足系统需求，考虑到以后的功能扩展以及运行过程中的环境要求，微芯dsPIC30F系列单片机dsPIC30F6010A因拥有丰富的外围模块，集合了单片机和DSP的优点，是本次方案的最佳选择。
由于dsPIC30F6010A拥有丰富的外设，免去了在单片机外面布置实现各种功能的外设，极大的简化了整个系统的电路构造，节省了电路板空间。
单片机输出的SPWM信号控制逆变器驱动电路时，需要进行隔离和信号处理，我们采用MC54HC244芯片以保护单片机和处理信号。
而单片机输出的PWM作为3525斩波驱动控制电路的输入，同样需要隔离和放大，我们选择的是光耦TLP521来实现。
另外，选择CONPECT公司的2SC0108T 驱动核来实现开关器件的驱动和短路保护。
从上面要求可以看出，控制系统主要的设计应该包括以下部分：（1）控制系统由微芯单片机dsPIC30F6010A和外围电路组成，包括dsPIC30F6010A 系统、PWM输出电路（控制3525斩波驱动电路）、SPWM输出电路（控制2SC0108T逆变驱动电路）、短路保护电路，以及控制系统的算法程序。
（2）控制系统中单片机通过计算输出PWM波和SPWM波控制光伏电源工作。
（3）控制系统也是实现闭环控制的关键部分，当外部条件变化时（输出负载变化、电网电压变化、光伏组件输入电压变化）将检测电路采样回来的信号经单片机处理后输出控制信号控制光伏电源运行在开环时调整好的工作状态稳定运行。
另外，当光伏系统发生故障时，控制系统还可以实现短路保护，封锁脉冲序列输出，保护太阳能光伏发电并网装置的安全。
下面，我们就对控制系统采用的重要的芯片进行介绍和分析。
3.2 器件介绍3.2.1 dsPIC30F6010A介绍随着电子技术的发展以及集成电路规模的不断扩大，工业等各应用领域对于核心芯片的要求越来越苛刻。
因而，计算机芯片也朝着高速化、专业化、模块化、功能化、低功耗、低电压工作等方向不断地发展、更新。
为此，Microchip公司新推出了dsPIC30F 系列16位单片机。
