独立式光伏发电系统的研究
能源是人类赖以生存和发展的基础，随着人类社会的进步，世界范围内对能源的需求日益增加。而煤、石油、天然气等常规能源不但污染环境且储量十分有限，因此开发利用新型能源已迫在眉睫。常见的新型能源有太阳能、风能、核能等。其中太阳能因其普遍存在性、可再生性、清洁性等，成为21世纪的主导能源。光伏发电是太阳能的主流应用方式之一。光伏发电一般可分为独立式、并网式和混合式三种，其中独立式光伏发电系统简单、成本低、灵活性高、实用性强，是目前光伏发电市场的主要应用模式。
本文研究了一种独立式光伏发电系统，该系统由纯硬件实现，省去了编程环节，有益于系统简单、稳定实现。主要由太阳能电池板、蓄电池、控制器和逆变器四部分构成。太阳能电池板是光伏发电系统的核心部分，作用是将太阳的辐射能转换为电能。在独立运行系统中，蓄电池作为储能单元一般是不可少的。在阳光充足时，光伏电池板输出的电能一部分经后级逆变器输送给交流负载使用;一部分储存在蓄电池中，以便在光照不足时供给逆变器或者直接供给直流负载使用。控制器的主要作用是实现光伏电池板的最大功率点跟踪并对蓄电池的充放电进行控制。逆变器采用高频隔离型电路，前级为推挽升压电路，将低压直流电转换为高压直流电，易于逆变电路的控制，并且高频变压器较低频变压器有体积小、质量轻、成本低等优点;后级采用常用的全桥逆变电路。利用芯片SG3525生成PWM信号来控制推挽升压电路，利用单片机TDS2285产生SPWM信号，来控制全桥逆变电路。同时系统具有过流、短路保护电路，保证了系统可靠运行。
另外，本文将太阳光自动跟踪系统应用到了光伏电池板。此系统以STM32单片机为主控芯片，采用双轴跟踪，实现了对太阳光的全天候自动跟踪，实际跟踪精度高达0.1°立体角，较没有跟踪系统的光伏发电系统相比可提高30％的发电量。
最终，系统的测试结果显示，逆变器输出功率在300W左右时，各开关管发热较少，输出谐波含量少，效率在85％以上。再加上太阳光自动跟踪系统可靠稳定运行，该独立式光伏发电系统的整体效率得到很大提高。系统主要性能参数基本达到了预期要求，可广泛应用于家庭中的小功率电器等，具有较强实用性和市场潜力。
光伏发电系统;逆变器;太阳光自动跟踪;PWM信号
陕西科技大学
硕士
控制科学与工程
宁铎
2013
中文
TM615;TM769
68
2013-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）