模拟“太阳能”光伏发电实训装置
摘要：在全球能源形势紧张，气候变暖严重威胁经济发展和人民生活健康的今天，世界各国都在寻求新的能源，以求得可持续发展和日后的发展中获取优势地位。太阳能以其清洁、环保、源源不断、取之不尽、安全等显著优势，成为世界各国人们的关注、研究的重点。在近几年，我国出台了一系列利用太阳能的鼓励、支持、发展的政策，太阳能热水器、太阳能光伏发电技术迅速发展并已进入了职业技术院校的教科书，作为教学中的一个重要环节，演试和实训所用的仪器、设备也急需跟上去。
关键词：太阳能实训装置教学
据我所了解，现在在职业技术学院的教学中，这种演示试验设备几乎是空白，因为购置费太贵，每台费用约近25万元左右。
本文介绍一种投资少、结构简单、表达清晰，学生操作一遍就能很快领会的“太阳能光伏发电”的基本原理的演示实训装置。有关这方面的教学老师可以自己动手制作，投资费用可控制在几万以内。光伏发电实训装置主要是：（1）模拟太阳能光源及光伏电池板的安装控制装置。（2）能量转换存储系统。（3）电流逆变及负载系统。（4）监控电流能量显示系统。
1、模拟太阳能光源及光伏电池板的安装控制装置
由3p能量转换存储系统的作用是将太阳能光伏电池所吸收的太阳能转换为电能的电量存储的蓄电池中，光伏电池所产生的电能是直流，可以经过稳压电路直接供给低压直流负载使用，也可以直接供给逆变器变为交流电经变压器升压后供给交流负载使用。由于我们制作的模拟“太阳能”光伏发电实训装置用于教学所产生的电量很少，因而需存储在蓄电池中。
能量转换存储系统主要由断路器、可调直流负载、蓄电池组、直流电压表、直流电流表、连接导线等元件组成，把光伏电池的电能输入蓄电池中存储起来。在可调直流负载上采取直流电压和直流电流接入直流电压表和直流电压表中，调节直流负载的大小，可以变化直流电流的大小，可以让学生在直流电压和电流表中观察电压和电流变化的情况，改变光伏电池的光照强弱，也可以改变输出电流的大小，但变化缓慢微小。
3、电流逆变及负载系统
电流逆变系统的作用是将光伏电池所产生的直流电或存储在蓄电池中的直流通过逆变器进行调制，把直流电变为我国标准为50HZ220V的交流电供给交流负载使用，本装置可用220V15～60瓦的白帜灯泡作为负载。
电流逆变系统主要由逆变器、变压器、断路器、交流负载、交流电压表、交流电流表、连接导线等元器件组成。变压器初级必须以逆变器输出电压和电流确定，输出级电压为220V，可自己绕制。
4、显示系统
显示系统由上述的直流电压表、直流电流表、交流电压表和交流电流表组成，都接在输出级的负载回路中，主要是直观的显示电流、电压的大小及变化的情况，以便学生观察。
5、注意事项
由于每次试验演示时，光伏电池才能受到光照，产生电能输入到蓄电池中，如果蓄电池中没有电量，需等待光伏电池来充电，那么演示就需要很长时间，为
太阳能光伏发电原理与应用 实验报告 课题名称：太阳能光伏发电原理与应用实验专业班级：12级应用光电子01 学生学号：1209040110 学生姓名：胡超 学生成绩： 指导教师：刘国华 课题工作时间：2015.6.1至2015.6.4
实验一、太阳辐射能的测量 下表是针对武汉市的日照情况，记录武汉市的某一天某一时段（每两分钟记 录一次）的太阳辐射强度： 太阳辐射监测系统 瞬时值累计值 时间 总辐射散射辐射直接辐射反射辐射净全辐射总辐射散射辐射直接辐射反射辐射净全辐射10:06 538 113 436 41 112 0.031 0.014 0.016 0.003 0.009 10:08 404 105 298 32 77 0.056 0.013 0.045 0.004 0.012 10:10 449 99 347 31 268 0.049 0.013 0.037 0.004 0.009 10:12 416 97 304 33 246 0.056 0.012 0.043 0.004 0.033 10:14 645 118 525 49 347 0.056 0.012 0.042 0.004 0.033 10:16 198 105 57 24 105 0.077 0.014 0.062 0.006 0.040 10:18 549 107 425 42 326 0.025 0.013 0.007 0.003 0.012 10:20 610 111 485 45 329 0.066 0.013 0.051 0.005 0.039 10:22 631 108 513 50 304 0.076 0.013 0.061 0.006 0.039 10:24 619 108 493 45 284 0.076 0.013 0.062 0.006 0.036 10:26 465 103 310 39 194 0.075 0.013 0.059 0.006 0.034 10:28 653 109 402 47 264 0.067 0.013 0.043 0.005 0.027 10:30 690 111 337 48 263 0.079 0.013 0.046 0.006 0.032 10:32 693 113 318 47 249 0.083 0.013 0.042 0.006 0.031 10:34 653 115 214 48 219 0.082 0.014 0.035 0.006 0.029 10:36 713 118 176 53 145 0.061 0.013 0.018 0.005 0.021 10:38 575 111 92 44 89 0.087 0.014 0.020 0.006 0.015 10:40 717 115 53 44 90 0.080 0.014 0.009 0.006 0.010
KNT-SPV01 光伏发电实训系统 实验指导书 （2011年全国职业院校技能大赛指定设备） 南京康尼科技实业有限公司 2011年3月
第一部分光伏发电系统基础 1.1 光伏电池 1.1.1 半导体与PN结 1．本征半导体 纯净半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的一种物质，纯净的半导体称为本征半导体。制造半导体器件的常用半导体材料有硅（Si）、锗（Ge）和砷化镓（GaAs）等。本征硅半导体中的硅原子核最外层有四个价电子，硅晶体为共价键结构，硅原子最外层的价电子被共价键束缚，在低温下，这些共价键是完好的，本征硅半导体显示出绝缘体特性。当温度升高或受到光照等外界激发时，共价键中的某些价电子会获得能量，摆脱共价键束缚，成为可以自由运动的电子，在原来的共价键中留出空穴。这些空穴又会被邻近的共价键中的价电子填补，并在邻近的共价键中产生新的空穴，空穴运动是带负电荷的的价电子运动造成的，其效果是带正电荷的粒子在运动。可以认为，自由电子是带负电荷的载流子，空穴是带正电荷的载流子。因此，本征半导体中有两种载流子即电子和空穴，它们是成对出现的，称为电子-空穴对，两种载流子都可以传导电流。通常本征半导体中的载流子浓度很低，导电能力差。当温度升高或受到光照时，本征半导体中的载流子浓度按指数规律增加，半导体的导电能力也显著增加。 2．P型半导体和N型半导体 纯净半导体中加入了微量杂质，其导电能力会明显增强。在本征硅半导体中掺入微量三价元素，如硼（B）等，硼原子核的最外层有三个价电子，在形成共价键时，就产生了一个空穴，因此掺入微量三价元素后，本征硅半导体中的空穴浓度大大增加，半导体的导电能力明显提高，主要依靠空穴导电的半导体称为P型半导体。在P型半导体中，空穴浓度高于电子，空穴称为多数载流子，电子称为少数载流子。在本征硅半导体中掺入微量五价元素，如磷（P）等，磷原子核的最外层有五个价电子，在形成共价键时，就产生了一个自由电子，因此掺入微量五价元素后，本征硅半导体中的电子浓度大大增加，半导体的导电能力明显提高，主要依靠电子导电的半导体称为N型半导体。在N型半导体中，电子的浓度高于空穴，电子称为多数载流子，空穴称为少数载流子。无论是P型半导体还是N型半
绪论 新能源是21世纪世界经济发展中最具决定力的五大技术领域之一。随着世界经济的快速发展，对能源需求逐年增长，而地球上以石油和煤为主的矿物资源日渐枯竭，能源已成为制约各国经济发展的瓶颈。同时，随着化石燃料的燃烧，所产生的二氧化碳在大气中的浓度急剧增加，生态环境逐渐恶化，使地球逐渐变暖。随着人类社会的发展，改善生态环境的呼声越来越高，开发利用无污染的新能源，对促进社会文明与进步，发展经济，改善人民生活具有重大的意义。太阳能作为一种清洁、高效和永不衰竭的新能源，在日常生活中受到了各国政府的重视，各国都将太阳能资源利用作为国家可持续发展战略的重要内容。 太阳能并网发电系统通过把太阳能转化为电能，不经过蓄电池储能，直接通过并网逆变器，把电能送上电网。太阳能并网发电代表了太阳能电源的发展方向，是21世纪最具吸引力的能源利用技术。光伏发电技术根据负载的不同分为离网型和并网型两种，早期的光伏发电技术受制于太阳能电池组件成本因素，主要以小功率离网型为主，满足边远地区无电网居民用电问题。随着光伏组件成本的下降，光伏发电的成本不断下降，预计到2013年安装成本可降至1.5美元/Wp，电价成本为6美分/(kWh)，光伏并网已经成为可能。并网型光伏系统逐步成为主流。
目录 第一章基于Matlab软件平台的光伏并网系统仿真实训......................... 错误！未定义书签。 1.1 Matlab软件介绍...................................... 错误！未定义书签。 1.2 光伏并网系统 (8) 第二章光伏并网逆变器电路工作原理 (13) 2.1 逆变器定义 (13) 2.3 逆变器功能作用 (13) 2.3.2 孤岛检测技术 (14) 2.3.3 智能电量管理及系统状况监控系统 (14) 第三章SG3525芯片 (15) 3.1芯片特点 (15) 3.2 管脚功能管脚图 (16) 3.3 结构设计内部结构图 (17) 第四章制图 (18) 4.1 用protel绘制原理图 (18) 4.2 根据原理图生成PCB电路板图 (18) 第五章焊接与调试 (19) 5.1 电路前面板的设计 (19) 5.2 调试结果 (20) 第六章实训结论 (21)
“2011年全国职业院校技能大赛”高职组 光伏发电系统安装与调试赛项规程概要 一、竞赛项目指导思想和基本原则 (一)指导思想 面向新能源产业发展需要，展示高技能人才培养的特点，引领高职相关领域专业教学改革，重点培养高职学生的创新意识、实践能力和技术综合应用能力，以赛促教、以赛促学。 赛项内容主要涉及电气工程及自动化、机电一体化技术、计算机控制技术、电力系统自动化技术、电子信息工程、能源动力等领域。 (二)基本原则 1.技能竞赛与教学改革相结合。以技能竞赛为平台，以真实、完整的工作任务为载体，展现光伏发电产业发展对高技能人才的需要，引导该领域相关专业教育教学改革。 2.高技能与新技术相结合。以行业标准和职业技术标准衡量高职学生的技术应用水平和职业素养。 3.团队合作与个人技能展示相结合。以团队形式参赛，突出团队合作精神的同时展示选手个人风采。 4.公平、公正、透明原则。 二、竞赛项目名称 光伏发电系统安装与调试 三、竞赛目的 通过技能竞赛，展示高职院校的教学改革和实践成果，促进新能源技术应用领域相关专业建设和改革，促进高职院校培养适应新能源产业发展需要的高素质技能型人才。 四、竞赛内容与规则 (一)竞赛方式
竞赛采取团队比赛方式，每个参赛队以学校为单位，由3名参赛选手组成，男女不限，其中选定队长1名。可以配该校指导教师1名。 (二)竞赛内容 本次竞赛内容涉及对光伏发电量的计算、发电过程的分析、光伏设备部件硬件制作、整套系统的调试和控制太阳能跟踪系统的程序设计等。主要内容如下： 1.系统设计与制图 根据大赛提供的相关设备和任务书中的功能要求，在计算机上利用CAD等相关软件完成设计任务。 ?相关理论计算； ?系统整体设计； ?各组件单元参数配置； ?系统组件的接线编号图。 2.系统安装与调试 （1）光源模拟跟踪装置及控制系统 安装： ?光源模拟跟踪装置的控制电路的安装； ?安装模拟光源。 调试： ?PLC编程控制执行机构完成太阳能电池板的追日功能，使得输出功率最大； （2）能量转换控制存储系统 安装： ?控制开关、仪表的安装与接线； ?汇流单元的安装与接线； ?光伏控制器的安装与接线； ?蓄电池的安装与接线。 调试： ?控制器的参数设置与调试；
光伏发电实训系统
KNT-SPV01 光伏发电实训系统 实验指导书 （2011年全国职业院校技能大赛指定设备） 南京康尼科技实业有限公司 2011年3月
第一部分光伏发电系统基础 1.1 光伏电池 1.1.1 半导体与PN结 1．本征半导体 纯净半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的一种物质，纯净的半导体称为本征半导体。制造半导体器件的常用半导体材料有硅（Si）、锗（Ge）和砷化镓（GaAs）等。本征硅半导体中的硅原子核最外层有四个价电子，硅晶体为共价键结构，硅原子最外层的价电子被共价键束缚，在低温下，这些共价键是完好的，本征硅半导体显示出绝缘体特性。当温度升高或受到光照等外界激发时，共价键中的某些价电子会获得能量，摆脱共价键束缚，成为可以自由运动的电子，在原来的共价键中留出空穴。这些空穴又会被邻近的共价键中的价电子填补，并在邻近的共价键中产生新的空穴，空穴运动是带负电荷的的价电子运动造成的，其效果是带正电荷的粒子在运动。可以认为，自由电子是带负电荷的载流子，空穴是带正电荷的载流子。因此，本征半导体中有两种载流子即电子和空穴，它们是成对出现的，称为电子-空穴对，两种载流子都可以传导电流。通常本征半导体中的载流子浓度很低，导电能力差。当温度升高或受到光照时，本征半导体中的载流子浓度按指数规律增加，半导体的导电能力也显著增加。 2．P型半导体和N型半导体 纯净半导体中加入了微量杂质，其导电能力会明显增强。在本征硅半导体中掺入微量三价元素，如硼（B）等，硼原子核的最外层有三个价电子，在形成共价键时，就产生了一个空穴，因此掺入微量三价元素后，本征硅半导体中的空穴浓度大大增加，半导体的导电能力明显提高，主要依靠空穴导电的半导体称为P
光伏并网发电模拟装置 一、任务 设计并制作一个光伏并网发电模拟装置，其结构框图如图1所示。用直流稳压电源U S 和电阻R S 模拟光伏电池，U S =60V ，R S =30Ω~36Ω；u REF 为模拟电网电压的正弦参考信号，其峰峰值为2V ，频率f REF 为45Hz~55Hz ；T 为工频隔离变压器，变比为n 2:n 1=2:1、n 3:n 1=1:10，将u F 作为输出电流的反馈信号；负载电阻R L =30Ω~36Ω。 R L U S 图1 并网发电模拟装置框图 二、要求 1．基本要求 （1）具有最大功率点跟踪（MPPT ）功能：R S 和R L 在给定范围内变化时， 使d S 1 2 U U =，相对偏差的绝对值不大于1%。 （2）具有频率跟踪功能：当f REF 在给定范围内变化时，使u F 的频率f F =f REF ， 相对偏差绝对值不大于1%。 （3）当R S =R L =30Ω时，DC-AC 变换器的效率η≥60%。 （4）当R S =R L =30Ω时，输出电压u o 的失真度THD ≤5%。 （5）具有输入欠压保护功能，动作电压U d （th ）=（25±0.5）V 。 （6）具有输出过流保护功能，动作电流I o （th ）=（1.5±0.2）A 。 2．发挥部分 （1）提高DC-AC 变换器的效率，使η≥80%（R S =R L =30Ω时）。 （2）降低输出电压失真度，使THD ≤1%（R S =R L =30Ω时）。 （3）实现相位跟踪功能：当f REF 在给定范围内变化以及加非阻性负载时，
均能保证u F 与u REF 同相，相位偏差的绝对值≤5°。 （4）过流、欠压故障排除后，装置能自动恢复为正常状态。 （5）其他。 3. 器件要求 （1） 必须使用C2000处理器，推荐选择TMS320F28035, TMS320F28027, TMS320F2808；可使用各实验室已有的C2000开发板 ( 视参赛队情况，TI 可提供F28027开发模块 )； （2） 必须选择TI 生产的运放设计，推荐TLC08x ，TLV246x ； （3） 必须使用C2000内建ADC 进行设计，不得使用外部ADC ； （4） 若需MOSFET 驱动器，尽量使用TI 产品，比如UCC27423，UCC27424 和UCC27425等； （5） TI 将免费提供上述推荐使用的芯片，每参赛队处理器两片，模拟芯 片按板上数量乘以3提供（均为DIP 封装）。对于非推荐使用的芯片，TI 不负责提供。样片提供依据为参赛队提交的不雷同的原理图和PCB 图。 三、说明 1．本题中所有交流量除特别说明外均为有效值。 2．U S 采用实验室可调直流稳压电源，不需自制。 3．控制电路允许另加辅助电源，但应尽量减少路数和损耗。 4．DC-AC 变换器效率o d P P η= ，其中o o1o1P U I =?，d d d P U I =?。 5．基本要求（1）、（2）和发挥部分（3）要求从给定或条件发生变化到电路 达到稳态的时间不大于1s 。 6．装置应能连续安全工作足够长时间，测试期间不能出现过热等故障。 7．制作时应合理设置测试点（参考图1），以方便测试。 8．设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、 主要的测试结果。完整的电路原理图、PCB 图和所有源程序以电子档附件形式提交，若不愿公开相关资料请提前说明。 9. 测试方法见附件。
竭诚为您提供优质文档/双击可除 光伏公司实习报告 篇一：光伏实习报告 光伏认识实习报告 太阳是能量的天然来源。地球上每一个活着的生物之所以具有发挥作用的能力,甚至于是它的生存，都是由于直接 或间接来自于太阳的能量。我们的地球处在离太阳差不多有一亿英里的地方。它所截取的辐射能少到难以置信（大约千万分之三），这么小的一点能量，实际上比整个世界目前现 有的发电能力还大十万倍。目前全世界尤其是工业发达国家开始感到能量短缺，因此，人们开始求助于太阳能，以解决能源危机。 光伏产业链包括硅料、硅片、电池片、电池组件、应用系统5个环节。上游为硅料、硅片环节；中游为电池片、电池组件环节；下游为应用系统环节。从全球范围来看，产业链5个环节所涉及企业数量依次大幅增加，光伏市场产业链呈金字塔形结构。 在整个产业链中，硅料尤其是高纯度的硅料毛利率最高。
由于近年来光伏产业的快速发展，硅料出现供不应求的状况，硅料的价格更是节节攀升。20XX年初从以工业硅为原料提纯后所得的多晶硅价格已经上涨至约300美元/公斤，部分高 纯度多晶硅甚至达到500美元/公斤。其次是硅片生产的利 润率较高，而组件生产和工程安装利润率最低，约为10%左右。 目前，大部分光伏企业的产品集中在硅片、电池片和电池组件，以及应用系统方面。硅料的利润增长点主要是来自高纯度的多晶硅，而纯度较低的工业硅（纯度为98%～99%）则价格极为低廉。工业硅料的生产主要在发展中国家进行，是产业链中高能耗、高污染的一环。工业硅料经提纯后得到高纯度的硅料（纯度在99.9999%以上）则价格高昂。高纯度硅料的供应商主要来自美国、德国和日本的公司。随着光伏产业的发展，这些公司有扩大高纯度硅料产能的趋势，如美国hsc公司（hemlocksemiconductorcorporation）的多晶 硅产能将从目前的1万吨增加到20XX年的1.45万吨，预计20XX年扩产至1.9万吨；另一家公司memc公司（memcelectronicmaterialsInc.）的产能也将由4900吨提高至20XX年的8000吨。 工业制作硅电池所用的单晶硅材料，一般采用坩锅直拉法制的太阳级单晶硅棒，原始的形状为圆柱形，然后切割成方形硅片（或多晶方形硅片），硅片的边长一般为10~15cm，
光伏发电并网系统Simulink仿真实验 报告电气工程学院 王安20 一．光伏发电系统基本原理与框架图 基本原理为：光伏阵列接受太阳能产生直流电流电压，同时电流电压受光照和温度的影响，而后经DC\DC（BOOST升压电路）转化将电压升高，再经DC\AC逆变产生交流电压供给负载使用。在这中间需要用MPPT使光伏电池始终工作在最大功率点处。 二．光伏电池的工作原理 光伏发电的能量转换器件是太阳能电池，又叫光伏电池。光伏电池发电的原理是光生伏打效应。光伏电池应用P-N结的光伏效应（Photovoltaic Effect）将来自太阳的光能转变为电能。当太阳光照射到太阳能电池上时，电池吸收光能，产生光电子－空穴对。在电池内电场的作用下，光生电子和空穴被分离，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，这就是“光生伏打效应”。若在内建电场的两侧引出电极并接上负载，则负载就有“光生电流”流过，从而获得功率输出。这样，太阳的光能就变成了可以使用的电能。 三．光伏发电系统并网Simulink仿真 利用MTALAB中的simulink软件包，可以对10KW,380V光伏发电系统进行仿真，建立仿真模型如下： 输入参数如下： Simulink提供的子系统封装功能可以大大增强simulink系统模型框图的可读性封装子模块如下： 光伏电池封装模块： 最大功率点跟踪模块：
PWM模块如下： 并网端PWM内部PI模块： 运行结果如下图所示： 光伏电池输出电压如下： 光伏电池输出电流如下： 光伏电池输出功率波形如下： 并网(220V)成功后输出电流波形： 结果分析:通过对光伏发电的matlab-simulink仿真，得到了与理论曲线基本相同的电压、电流、功率曲线，但仍有不足之处，比如产生了许多谐波。通过这次的仿真实验，让我更加深刻认识了光伏发电的工作原理和过程，对光伏发电过程中可能出现的问题也有了一定的了解。虽然自己现在没办法解决，但随着自己学习的深入，以后会有办法解决的。另外，此次试验是和几个同学一起完成过程中也遇到了很多问题，最后集思广益解决了很多的问题，这让我也明白了合作的重要性。
KNT-SPV01光伏发电实训系统 实验指导书 （2011 年全国职业院校技能大赛指定设备） 南京康尼科技实业有限公司 2011 年 3 月
第一部分光伏发电系统基础 1.1光伏电池 1.1.1半导体与PN结 1．本征半导体 纯净半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的一种物质，纯净的半导体称 为本征半导体。制造半导体器件的常用半导体材料有硅（ Si）、锗（ Ge）和砷化镓（GaAs）等。本征硅半导体中的硅原子核最外层有四个价电子，硅晶体为共价键 结构，硅原子最外层的价电子被共价键束缚，在低温下，这些共价键是完好的，本 征硅半导体显示出绝缘体特性。当温度升高或受到光照等外界激发时，共价键中的 某些价电子会获得能量，摆脱共价键束缚，成为可以自由运动的电子，在原来的共 价键中留出空穴。这些空穴又会被邻近的共价键中的价电子填补，并在邻近的共价 键中产生新的空穴，空穴运动是带负电荷的的价电子运动造成的，其效果是带正电 荷的粒子在运动。可以认为，自由电子是带负电荷的载流子，空穴是带正电荷的载 流子。因此，本征半导体中有两种载流子即电子和空穴，它们是成对出现的，称为 电子- 空穴对，两种载流子都可以传导电流。通常本征半导体中的载流子浓度很低， 导电能力差。当温度升高或受到光照时，本征半导体中的载流子浓度按指数规律增 加，半导体的导电能力也显著增加。 2．P 型半导体和 N 型半导体 纯净半导体中加入了微量杂质，其导电能力会明显增强。在本征硅半导体中掺 入微量三价元素，如硼（B）等，硼原子核的最外层有三个价电子，在形成共价键时，就产生了一个空穴，因此掺入微量三价元素后，本征硅半导体中的空穴浓度 大大增加，半导体的导电能力明显提高，主要依靠空穴导电的半导体称为P 型半导体。在P 型半导体中，空穴浓度高于电子，空穴称为多数载流子，电子称为少 数载流子。在本征硅半导体中掺入微量五价元素，如磷（P）等，磷原子核的最外 层有五个价电子，在形成共价键时，就产生了一个自由电子，因此掺入微量五价元 素后，本征硅半导体中的电子浓度大大增加，半导体的导电能力明显提高，主 要依靠电子导电的半导体称为N 型半导体。在N 型半导体中，电子的浓度高于空穴，电子称为多数载流子，空穴称为少数载流子。无论是P 型半导体还是 N 型半
光伏并网发电模拟装置 摘要：系统基于光伏发电原理，采用正弦波脉宽调制技术（SPWM），以单片机和大规模可编程阵列逻辑器件（FPGA）作为控制核心，实现了模拟的光伏并网发电功能。系统采用增量电导法实现最大功率点跟踪（MPPT）功能，采用频率跟踪法和沿触发补偿跟踪法分别实现了系统的频率跟踪功能和相位跟踪功能。系统对各路输入输出信号进行实时监测和反馈控制，实现了欠压和过流保护，且具有自动恢复功能。系统对强弱电进行了隔离，这样既避免两部分电路的相互影响，保证了弱电部分器件的安全，又达到了控制的效果。主回路DC-AC变换器效率达到80%以上，负载电路输出电压失真度很小，不大于1%。系统人机界面友好，稳定性高，安全可靠，并具有可实时监测并显示变换器效率、频率等功能。 关键字：SPWM MPPT 频率跟踪相位跟踪 一、方案论证 1、方案比较与选择 1）DC-AC主回路拓扑 鉴于此DC-AC逆变器为电压输出，故我们采用电压型逆变电路。 方案一：半桥式。半桥式电路中每只开关管只需承受逆变器输入电压幅值大小的电压应力，电路简单，但其需要正负对称供电才能输出无直流偏置的信号。 方案二：全桥式。两个半桥合并成即为全桥，全桥式电路的输出功率比半桥式大，且效率较半桥式电路高、谐波少，其输出对称性好，供电简单。 综上比较，全桥式电路输出谐波少，则输出端滤波较为容易，在工作频率不是很高的情况下，效率可以达到很高，所以我们选择方案二。 2）SPWM控制波实现方案 方案一:模拟调制法。用硬件电路产生正弦波和三角波，其中正弦波作为调制信号，三角波作为载波，两路信号经模拟比较器比较后输出SPWM波形。 方案二：数字采样法。把正弦波波表及三角波波表存入存储器里，通过DDS 生成相应波形，再通过数字比较器产生所需要的波形。 方案一电路简单，响应速度快，但参数漂移大，集成度低，波形易受外界噪声干扰，设计不灵活，且需要很复杂的硬件来控制逆变器功率器件的死区。但方案二可靠性高，可重复编程，响应快，精度高，控制简单，故选用方案二。 3）MPPT控制方案 方案一：扰动观测法（P&O）。其原理是每隔一定的时间增加或者减少电压，并观测其后的功率变化方向，来决定下一步的控制信号。 方案二：增量电导法（INC）。对光伏电池的电压和电流进行采样，通过比较光伏电池的电导增量和瞬间电导来改变控制信号。 方案二和方案一均是通过扰动逐步使光伏电池逼近最大功率点，但方案二较方案一更具优势，其避免了扰动观测法的盲目性，控制精确，响应速度快，且光伏电池的输出电压能平稳追随环境的变化，稳态振荡小，故选用方案二。 4）同频控制方案 方案一：瞬时比较方式。对反馈信号和参考信号测频并作比较，偏差通过滞环比较产生控制主电路中开关通断的SPWM信号，从而实现频率跟踪功能。
光伏发电及其应用简介 03A石XX 利用太阳光发电是人类梦寐以求的愿望。从二十世纪五十年代太阳能电池的空间应用到如今的太阳能光伏集成建筑，世界光伏工业已经走过了近半个世纪的历史。90年代以来，太阳能光伏发电的发展很快，已广泛用于航天、通讯、交通，以及偏远地区居民的供电等领域，近年来又开辟了太阳能路灯、草坪灯和屋顶太阳能光伏发电等新的应用领域。太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点，在长期的能源战略中具有重要地位。据记载，人类利用太阳能已有3000多年的历史。将太阳能作为一种能源和动力加以利用，只有300多年的历史。近代太阳能利用历史可以从1615年法国工程师所罗门·德·考克斯在世界上发明第一台太阳能驱动的发动机算起。该发明是一台利用太阳能加热空气使其膨胀做功而抽水的机器。真正将太阳能作为“近期急需的补充能源”，“未来能源结构的基础”，则是近来的事。20世纪70年代以来，太阳能科技突飞猛进，太阳能利用日新月异。我们对太阳能的利用大致可以分为光热转换和光电转换两种方式，其中，光电利用（光伏发电）是近些年来发展最快，也是最具经济潜力的能源开发领域。太阳能电池是光伏发电系统中的关键部分，包括硅系太阳电池（单晶硅、多晶硅、非晶硅电池）和非硅系太阳能电池等。在晶体硅太阳能电池的产业链上分布着晶硅制备、硅片生产、电池制造、组件封装四个环节。光伏发电系统主要由太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器构成。光伏发电系统可分为独立太阳能光伏发电系统和并网太阳能光伏发电系统：独立太阳能光伏发电是指太阳能光伏发电不与电网连接的发电方式，典型特征为需要蓄电池来存储能量，在民用范围内主要用于边远的乡村，如家庭系统、村级太阳能光伏电站；在工业范围内主要用于电讯、卫星广播电视、太阳能水泵，在具备风力发电和小水电的地区还可以组成混合发电系统等。并网太阳能光伏发电是指太阳能光伏发电连接到国家电网的发电的方式，成为电网的补充。在各国政府的扶持下，世界太阳能电池产量快速增长，1995-2005年间，全球太阳能电池产量增长了17倍。我们预计，2010年全球太阳能电池的年产量有望较2005年的年产量增长6.3倍，整个行业的销售收入有望增长3.5倍。我国太阳能资源非常丰富，开发利用的潜力非常大。我国太阳能发电产业的应用空间也非常广阔，可以应用于并网发电、与建材结合、解决边远地区用电困难问题等。我国政府对太阳能发电产业也给予了充分的扶持，先后出台了一系列法律、政策，有力的支持了产业的发展。 一套基本的太阳能发电系统是由太阳电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池构成： （一）太阳能电池板： 太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。一般根据用户需要，将若干太阳电池板按一定方式连接，组成太阳能电池方阵，再配上适当的支架及接线盒组成。 （二）太阳能控制器： 太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如
题目：基于Matlab/ Simulink的三相光伏发电并网系 统的仿真 院系： 姓名： 学号： 导师：
目录 一、背景与目的 (3) 二、实验原理 (3) 1.并网逆变器的状态空间及数学模型 (3) 1.1主电路拓扑 (4) 1.2三相并网逆变器dq坐标系下数学模型 (4) 1.3基于电流双环控制的原理分析 (5) 2.LCL型滤波器的原理 (6) 三、实验设计 (8) 1.LCL型滤波器设计 (8) 1.1LCL滤波器参数设计的约束条件 (8) 1.2LCL滤波器参数计算 (8) 1.3LCL滤波器参数设计实例 (9) 2.双闭环控制系统的设计 (10) 2.1网侧电感电流外环控制器的设计 (10) 2.2电容电流内环控制器的设计 (11) 2.3控制器参数计算 (12) 四、实验仿真及分析 (12) 五、实验结论 (16)
一、背景与目的 伴随着传统化石能源的紧缺，石油价格的飞涨以及生态环境的不断恶化，这些问题促使了可再生能源的开发利用。而太阳能光伏发电的诸多优点，使其研究开发、产业化制造技术以及市场开拓已经成为令世界各国，特别是发达国家激烈竞争的主要热点。近年来世界太阳能发电一直保持着快速发展，九十年代后期世界光伏电池市场更是出现供不应求的局面，进一步促进了发展速度。 目前太阳能利用主要有光热利用，光伏利用和光化学利用等三种主要形式，而光伏发电具有以下明显的优点： 1. 无污染：绝对零排放－没有任何物质及声、光、电、磁、机械噪音等“排放”； 2. 可再生：资源无限，可直接输出高质量电能，具有理想的可持续发展属性； 3. 资源的普遍性：基本上不受地域限制，只是地区之间是否丰富之分； 4. 通用性、可存储性：电能可以方便地通过输电线路传输、使用和存储； 5. 分布式电力系统：将提高整个能源系统的安全性和可靠性，特别是从抗御自然灾害和战备的角度看，它更具有明显的意义； 6. 资源、发电、用电同一地域：可望大幅度节省远程输变电设备的投资费用； 7. 灵活、简单化：发电系统可按需要以模块化集成，容量可大可小，扩容方便，保持系统运转仅需要很少的维护，系统为组件，安装快速化，没有磨损、损坏的活动部件； 8. 光伏建筑集成（BIPV-Building Integrated Photovoltaic）：节省发电基地使用的土地面积和费用，是目前国际上研究及发展的前沿，也是相关领域科技界最热门的话题之一。 我国是世界上主要的能源生产和消费大国之一，也是少数几个以煤炭为主要能源的国家之一，提高能源利用效率，调整能源结构，开发新能源和可再生能源是实现我国经济和社会可持续发展在能源方面的重要选择。随着我国能源需求的不断增长，以及化石能源消耗带来的环境污染的压力不断加剧，新能源和可再生能源的开发利用越来越受到国家的重视和社会的关注。 二、实验原理 1.并网逆变器的状态空间及数学模型
模拟“太阳能”光伏发电实训装置 摘要：在全球能源形势紧张，气候变暖严重威胁经济发展和人民生活健康的今天，世界各国都在寻求新的能源，以求得可持续发展和日后的发展中获取优势地位。太阳能以其清洁、环保、源源不断、取之不尽、安全等显著优势，成为世界各国人们的关注、研究的重点。在近几年，我国出台了一系列利用太阳能的鼓励、支持、发展的政策，太阳能热水器、太阳能光伏发电技术迅速发展并已进入了职业技术院校的教科书，作为教学中的一个重要环节，演试和实训所用的仪器、设备也急需跟上去。 关键词：太阳能实训装置教学 据我所了解，现在在职业技术学院的教学中，这种演示试验设备几乎是空白，因为购置费太贵，每台费用约近25万元左右。 本文介绍一种投资少、结构简单、表达清晰，学生操作一遍就能很快领会的“太阳能光伏发电”的基本原理的演示实训装置。有关这方面的教学老师可以自己动手制作，投资费用可控制在几万以内。光伏发电实训装置主要是： (1)模拟太阳能光源及光伏电池板的安装控制装置。 (2)能量转换存储系统。 (3)电流逆变及负载系统。 (4)监控电流能量显示系统。 1、模拟太阳能光源及光伏电池板的安装控制装置 由3盏300瓦投射灯排成一条直线间距约0.25米，作为太阳能光源，中间一盏灯作为中午照射的太阳，两边两盏灯分别作东升西落的太阳，灯的光照度强弱可控制。光伏电池板约1平方米左右，用支架安装在灯泡的下面约0.5米处，让投射灯泡的投射光源充分的照射在光伏电池板上，光伏电池板可以上下升降，也可以任意翻转，这样可调节投射灯投射在光伏电池板上的光照强弱。上下移动光伏电池板与投射灯的照射距离或改变投射灯泡的投射角度与控制投射灯光照度的强弱都可以改变光伏电池所获的电能的大小。
骞能源（深圳）有限公司是一家杰出的光伏设计方案提供方，已为上个客户 提供了满意的服务成果。并为是一家以清洁能源、新能源及相关产业为主的国际化综合能源公司，我们是全球知名的新能源投资、开发与运营商，致力于为客户、合作伙伴和投资者提供优质的产品和立体化全方位的整体解决方案。 自公司创立始，秉承“让世界充满阳光”的理念，持续为全人类提供优质的 能源与服务，持续创新，追求卓越，力争成为全球最受欢迎的国际化清洁能源企业。 光伏系统的设计包括两个方面：容量设计和硬件设计 光伏系统容量设计的主要目的就是要计算出系统在全年内能够可靠工作所 需的太阳电池组件和蓄电池的数量。同时要注意协调系统工作的最大可靠性和系统成本两者之间的关系，在满足系统工作的最大可靠性基础上尽量地减少系统成本。光伏系统硬件设计的主要目的是根据实际情况选择合适的硬件设备包括太阳电池组件的选型，支架设计，逆变器的选择，电缆的选择，控制测量系统的设计,
防雷设计和配电系统设计等。在进行系统设计的时候需要综合考虑系统的软件和硬件两个方面。 针对不同类型的光伏系统，软件设计的内容也不一样。独立系统，并网系统和混合系统的设计方法和考虑重点都会有所不同。 在进行光伏系统的设计之前，需要了解并获取一些进行计算和选择必需的基本数据：光伏系统现场的地理位置，包括地点、纬度、经度和海拔；该地区的气象资料，包括逐月的太阳能总辐射量、直接辐射量以及散射辐射量，年平均气温和最高、最低气温，最长连续阴雨天数，最大风速以及冰雹、降雪等特殊气象情况等。 独立光伏系统软件设计 光伏系统软件设计的内容包括负载用电量的估算，太阳电池组件数量和蓄 电池容量的计算以及太阳电池组件安装最佳倾角的计算。因为太阳电池组件数量
风光互补发电实训系统 技 术 方 案 南京康尼科技实业有限公司 2013年2月26日
第一部分：技术参数 KNT-WP01型风光互补发电实训系统 一、概述 2013年全国职业院校技能大赛高职组“风光互补发电系统安装与调试”赛项使用的大赛设备是由南京康尼科技实业有限公司研发生产的产品“KNT-WP01型风光互补发电实训系统”。 二、设备组成 KNT-WP01型风光互补发电实训系统主要由光伏供电装置、光伏供电系统、风力供电装置、风力供电系统、逆变与负载系统、监控系统组成，如图1所示。KNT-WP01型风光互补发电实训系统采用模块式结构，各装置和系统具有独立的功能，可以组合成光伏发电实训系统、风力发电实训系统。 (1)、设备尺寸：光伏供电装置1610×1010×1550mm 风力供电装置1578×1950×1540mm 实训柜3200×650×2000mm (2)、比赛场地面积：20平方米 图1 KNT-WP01型风光互补发电实训系统 三、各单元介绍 1、光伏供电装置 (1)、光伏供电装置的组成 光伏供电装置主要由光伏电池组件、投射灯、光线传感器、光线传感器控制盒、水平方
向和俯仰方向运动机构、摆杆、摆杆减速箱、摆杆支架、单相交流电动机、电容器、直流电动机、接近开关、微动开关、底座支架等设备与器件组成，如图2所示。 图2 光伏供电装置 4块光伏电池组件并联组成光伏电池方阵，光线传感器安装在光伏电池方阵中央。2盏300W的投射灯安装在摆杆支架上，摆杆底端与减速箱输出端连接，减速箱输入端连接单相交流电动机。电动机旋转时，通过减速箱驱动摆杆作圆周摆动。摆杆底端与底座支架连接部分安装了接近开关和微动开关，用于摆杆位置的限位和保护。水平和俯仰方向运动机构由水平运动减速箱、俯仰运动减速箱、直流电动机、接近开关和微动开关组成。直流电动机旋转时，水平运动减速箱驱动光伏电池方阵作向东方向或向西方向的水平移动、俯仰运动减速箱驱动光伏电池方阵作向北方向或向南方向的俯仰移动，接近开关和微动开关用于光伏电池方阵位置的限位和保护。 (2)、光伏电池组件 光伏电池组件的主要参数为： 额定功率 20W 额定电压 17.2V 额定电流 1.17A 开路电压 21.4V 短路电流 1.27A 尺寸 430mm×430mm×28mm 2、光伏供电系统 (1)、光伏供电系统的组成 光伏供电系统主要由光伏电源控制单元、光伏输出显示单元、触摸屏、光伏供电控制单
西安电子科技大光伏并网发电模拟装置王超
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C2000参赛项目报告（命题组） 题目：光伏并网发电模拟装置 学校：西安电子科技大学 指导教师：郭万有（教授） 参赛队成员名单（含个人教育简历）： 王超、研究生、西安电子科技大学 郝爽、本科生、西安电子科技大学 白谱伟、研究生、西安电子科技大学
光伏并网发电模拟装置 王超郝爽白谱伟 （西安电子科技大学电子工程学院邮编710071） 摘要：本系统涉及三大关键技术：全桥驱动电路、H桥功率变换电路、低通滤波器。系统以全桥驱动电路为核心，以TMS320F2808数字信号控制器为主控制器和SPWM信号发生器。根据输出电压采样值，调整SPWM信号幅度，实现最大功率点跟踪。根据鉴相器得到的输出信号和参考信号的频率信息和相位信息，对SPWM信号做出调整，实现频率跟踪和相位跟踪。 [关键词] 全桥驱动H桥功率变换变频低通滤波器TMS320F2808 SPWM Grid simulator based on TMS320F2808 Wangchao, haoshuang, baipuwei (School of Electrical Engineering, Xidian University) Abstract： The system contains three key technology: full bridge driving circuit、H bridge power converter circuit and variable low pass filter. The core of the system is the full bridge circuit and the main controller is the TMS320F2808. The magnitude of SPWM is adjusted based on the output voltage sampling, so that the output power keep being the largest. The output frequency is following the reference frequency based frequency information and phase information from phase detector. [Key Words] full bridge driving H bridge variable low pass filter TMS320F2808 SPWM 1.引言 我们的题目是设计并制作一个光伏并网发电模拟装置，将模拟光伏电池发出的直流电转化为与电网模拟参考信号同频同相的交流电而实现模拟并网。 尽管寻找新能源的工作已经有悠久的历史了，但是能源的日益短缺已经迫使人们更加努力的寻找和开发新能源。在这个过程中，人们很自然的把目光投向了各种可再生的替代能源。光伏发电就是其中之一。光伏发电以其能源清洁性、资源的充足性及潜在的经济性等优势，在世界范围内受到高度重视。随着造价日益降低，其应用越来越广泛。 在工业控制领域，外设丰富，性能强大的通用控制处理器已经成为主流。TI公司生产的c2000系列DSP便是其中的典型代表，本系统采用TMS320F2808作为主处理器，完成平台的各项处理功能。 2.系统指标 本设计达到了该题目要求的所有基本指标和的发挥部分指标，并在此基础上进行了扩展。其测试记录如表2.1。
光伏发电实训系统使 用手册
KNT-SPV01 光伏发电实训系统 使用说明书 （2011年全国职业院校技能大赛指定设备） 南京康尼科技实业有限公司 2011年3月
本使用说明书配系统使用光盘。在使用KNT-SPV01 光伏发电实训系统之前，请仔细阅读本使用说明书和系统使用光盘。
目录 1.1 KNT-SPV01 光伏发电实训系统简介 (4) 1.2 光源模拟跟踪装置和光源模拟跟踪控制系统 (4) 1.3 能量转换控制存储系统 (6) 1.4 离网逆变负载系统 (7) 1.5 监控系统 (8) 2.1 GE PLC的工作任务 (9) 2.2 能量转换控制存储系统的工作任务 (16) 2.3 离网逆变负载系统的工作任务 (44) 2.4 监控系统的工作任务 (52) 附件1：能量转换控制存储系统电气原理框图 附件2：离网逆变负载系统电气原理框图 附件3：接线图
1.1 KNT-SPV01 光伏发电实训系统简介 KNT-SPV01光伏发电实训系统由光源模拟跟踪装置、光源模拟跟踪控制系统、能量转换控制存储系统、离网逆变负载系统、监控系统组成，如图1所示。 （a）（b）（c）（d）（e） 图1 光伏发电系统 （a）光源模拟跟踪装置 （b）光源模拟跟踪控制系统 （c）能量转换控制存储系统 （d）离网逆变负载系统 （e）监控系统 1.2 光源模拟跟踪装置和光源模拟跟踪控制系统 1. 光源模拟跟踪装置 光源模拟跟踪装置由4块太阳能电池板组件、3盏300W投射灯、追日跟踪传感器、X和Y方向运动机构、直流电动机和支架组成。 太阳能电池板组件的主要参数： 额定功率 20W
太阳能光伏发电必须掌握的基础知识 1、太阳能光伏系统的组成和原理 太阳能光伏系统由以下三部分组成： 太阳电池组件；充、放电控制器、逆变器、测试仪表和计算机监控等电力电子设备和蓄电池或其它蓄能和辅助发电设备。 太阳能光伏系统具有以下的特点： -没有转动部件，不产生噪音； -没有空气污染、不排放废水； -没有燃烧过程，不需要燃料； -xx简单，维护费用低； -运行可靠性、稳定性好； -作为关键部件的太阳电池使用寿命长，晶体硅太阳电池寿命可达到25年以上；根据需要很容易扩大发电规模。 光伏系统应用非常广泛，光伏系统应用的基本形式可分为两大类： 独立发电系统和并网发电系统。应用主要领域主要在太空航空器、通信系统、微波中继站、电视差转台、光伏水泵和无电缺电地区户用供电。随着技术发展和世界经济可持续发展的需要，发达国家已经开始有计划地推广城市光伏并网发电，主要是建设户用屋顶光伏发电系统和MW级集中型大型并网发电系统等，同时在交通工具和城市照明等方面大力推广太阳能光伏系统的应用。 光伏系统的规模和应用形式各异，如系统规模跨度很大，小到0.3～2W的太阳能庭院灯，大到MW级的太阳能光伏电站，如3.75kWp家用型屋顶发电设备、敦煌10MW项目。其应用形式也多种多样，在家用、交通、通信、空间应用等诸多领域都能得到广泛的应用。尽管光伏系统规模大小不一，但其组成结
构和工作原理基本相同。图4-1是一个典型的供应直流负载的光伏系统示意图。其中包含了光伏系统中的几个主要部件： 光伏组件方阵： 由太阳电池组件（也称光伏电池组件）按照系统需求串、并联而成，在太阳光照射下将太阳能转换成电能输出，它是太阳能光伏系统的核心部件。 蓄电池： 将太阳电池组件产生的电能储存起来，当光照不足或晚上、或者负载需求大于太阳电池组件所发的电量时，将储存的电能释放以满足负载的能量需求，它是太阳能光伏系统的储能部件。目前太阳能光伏系统常用的是铅酸蓄电池，对于较高要求的系统，通常采用深放电阀控式密封铅酸蓄电池、深放电吸液式铅酸蓄电池等。 控制器： 它对蓄电池的充、放电条件加以规定和控制，并按照负载的电源需求控制太阳电池组件和蓄电池对负载的电能输出，是整个系统的核心控制部分。随着太阳能光伏产业的发展，控制器的功能越来越强大，有将传统的控制部分、逆变器以及监测系统集成的趋势，如AES公司的SPP和SMD系列的控制器就集成了上述三种功能。 逆变器： 在太阳能光伏供电系统中，如果含有交流负载，那么就要使用逆变器设备，将太阳电池组件产生的直流电或者蓄电池释放的直流电转化为负载需要的交流电。 太阳能光伏供电系统的基本工作原理就是在太阳光的照射下，将太阳电池组件产生的电能通过控制器的控制给蓄电池充电或者在满足负载需求的情况下直接给负载供电，如果日照不足或者在夜间则由蓄电池在控制器的控制下给直流负载供电，对于含有交流负载的光伏系统而言，还需要增加逆变器将直流电转换成交流电。光伏系统的应用具有多种形式，但是其基本原理大同小异。对