（强烈推荐）太阳能光伏发电毕业论文设计(2)

2 国内太阳能光伏发电系统现状和发展趋势。

我国太阳能光伏发电系统的启用较晚，20世纪90年代以来我国光伏发电快速发展。在这一阶段我国光伏组件的生产能力不断提升，产品生产成本降低，市场不断扩大并出口到国外，装机总容量也逐年增加。截止2006年底，我国光伏发电总量为35MW，占世界总量的3%。到2020年之前，我国太阳能光伏发电技术不断发展和完善，光伏市场也将发生巨大的变化。发电成本也逐渐降低，2010年我国光伏发电的价格约为每千瓦时1.2元人民币，预计到2020年，这个价格将会降低为每千瓦时0.6元人民币。 随着我国光伏企业的不断发展，近年来受到西方国家的反倾销等政策的打击，一些光伏组件的生产厂商面临着巨大的挑战。在这个背景下，太阳能光伏发电系统的开发应用应该转向国内，中国太阳能资源丰富，尤其是西北等内地地区，光照充足，必须加大财政支持，推进太阳能光伏发电系统在中国的应用，促进光伏产业的健康发展。随着太阳能的开发和利用，我国光伏发电系统的应用快速成熟起来。太阳能光伏发电系统不但具有环保的特点，而且科技含量高，发电成本低，是对传统发电模式的重大突破。但是，光伏发电系统的使用率还不高，主要原因是光伏发电系统的组成科技含量高，对材料的使用要求严格，因此必须加快研发太阳能光伏电池的新材料，提高光伏发电的效率，降低发电成本。加大对光伏产业的扶持力度，开发国内市场，将光伏发电系统广泛的应用到国内，提高光伏产业竞争了，不断推进光伏产品的更新和升级，为我国的电力供应开辟新的途径。

6 三、并网型太阳能光伏发电控制系统简介

如图2所示，并网型太阳能光伏发电系统最大的特点就是光伏组件方阵产生的直流电（一般为12VDC、24VDC、48VDC）经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电后直接接入公共电网。当光照充足时，系统产生的电力除了供给负载外，剩余的电力反馈给公共电网；在白天或夜晚，系统产生的电能不能满足负载需求时就由电网供电。

该系统主要由光伏组件方阵（即太阳能电池板）、光源跟踪控制系统、并网逆变器等组成，与独立光伏发电系统相比，因并网型光伏发电系统直接将电能输入电网，也可直接利用电网电能，所以免除了配置控制器和蓄电池，但是系统中的逆变器必须使用专用的并网逆变器。

1 太阳能电池板的应用

太阳能电池是一种对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现已晶体硅为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P-N结。当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的的实质是：光子能量转换成电能的过程。

太阳能交流发电系统是由太阳电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池共同组成；太阳能直流发电系统则不包括逆变器。太阳能电池板是太阳能发电

7 系统中的核心部分，太阳能电池板的作用是将太阳的光能转化为电能后，输出直流电存入蓄电池中。太阳能电池板是家用太阳能发电中最重要的部件之一，其转换率和使用寿命是决定太阳电池是否具有使用价值的重要因素。太阳能电池板以多晶太阳能电池板居多。

多晶太阳能电池板是由多晶硅高效太阳能电池片、EVA胶膜低钢化玻璃、轻质电镀率金组成。可应用于太阳路灯、太阳能草坪灯、太阳能发电系统、通讯、航天等途径。多晶硅是含有大量单晶颗粒的集合体，它有多种不同排列方向的单组成。用废次单晶硅料和冶金级硅材料熔化铸造固化而成。其制造简单而成本较低。通常多晶硅太阳能电池的光电转换效率为16%左右。

多晶太阳能电池板的输出功率严格控制在±3%，以确保每个货柜都为正公差。其组件经由国际知名试验室测试，保证输出公率的准确性。在组件生产过程中，应用了无螺钉内置角键连接的先进技术，紧固密封，抗机械强度高，采用高透光率钢化玻璃封装和密封防水接线盒，确保组件使用安全，保证这些光伏组件在10年使用期间，输出功率在90%以上；25年使用期间，输出功率在80%以上。多晶太阳能电池板选用的封装形式和接线盒等配件满足野外使用的要求，防护等级达到IP65。组件抗风压达到2400帕，能够抵御120Km：一年中的天数，如：在春分，n=81，则δ=0。

（2.2）

ω=(t-12)×15° （2.3）

时角计算公式见式(2.3)，T为当地时间，按小时计算。地球自转一周为 360°，相应的时间为24h，每1h地球自转的角度定义为太阳时角ω，则ω＝360°24＝15°，正午时角为零．其它时辰时角的数值等于离正午的时间( （t） = Umsin t 为例， 通过软件锁相环可获得其有效值和相位，

8 在此基础上， 通过逆变电流幅值相位的双闭环来实现逆变电流的跟踪控制， 如图7所示 图中上部分实现电网幅值的跟踪控制；下部实现并网电流的跟踪控制，图8为该闭环控制信号图。该算法通过VHDL语言实现，采样周期短，运算速度快，运行稳定。

图7：双闭环控制算法

图8：闭环控制信号图

系统以FPGA为处理单元，在FPGA内嵌入Nios II 32位单片机内核作为控制器，实现键盘输入、LCD显示及无线通信控制。FPGA内部结构如图7所示，外围模块其包括信号处理、电网幅值相位检测及SVPWM运算部分。

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图9：FPGA内部结构图

控制器软件设计流程如下图所示，编程实现自寻优MPPT控制，及家庭用电管方方案，结构图如下。

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