摘要基于新能源发电的背景，研究光伏发电系统的组成和特性。采用理论分析和仿真实验相结合的方法，对所需解决的理论和实践问题进行了讨论。重点分析了单级式光伏并网发电系统的最大功率点跟踪和正弦脉宽调制(SPWM)逆变控制策略。比较不同的单级式光伏并网逆变器的拓扑结构，选择了双 Buck-Boost 电路作为主电路。提出了硬件和软件的设计方案，然后设计了系统的硬件电路，并以此电路为基础，设计了驱动电路、死区电路、滤波电路和以LPC2131 为核心的控制电路。基于LPC2131 设计了系统软件，包括初始化程序、中断服务程序以及SPWM 生成程序。最后制作了一台实验样机进行性能测试，实验结果表明设计样机能有效工作。31424
毕业论文关键词 光伏发电系统 单级式 逆变 双 Buck-Boost
Title Design of Single Stage PhotovoltaicGrid Connected Inverter
Abstract In the new energy power generation background, composition and characteristicsof the photovoltaic power generation system is studied.The theory and practiceare discussed by using the method of theoretical analysis and simulationexperiments.The maximum power point tracking and sinusoidal pulse width modulation (SPWM)inverter control strategy for single stage photovoltaic grid connectedphotovoltaic systems are analyzed.The topologies of different single stage PV gridconnected inverters are selected, and the double Buck-Boost circuits are chosenas the main circuits.The design scheme of hardware and software is presented, andthe hardware circuit of the system is designed,based on this circuit, the drivingcircuit, dead time circuit , filter circuit and Control circuit with LPC2131 asthe core are designed.The system software based on LPC2131, including theinitialization procedure, the interrupt service program and the PWM generatingprogram is designed.In the end, a test sample is made to carry out the performancetest.The experimental results show that the design prototype can work effectively.
Keywords photovoltaic power single-stage inverter double buck-boost
目次
1绪论1
1.1光伏发电概述.1
1.2光伏发电系统的组成.2
1.3单级式光伏并网发电系统的研究现状与发展前景.4
1.4本文主要工作.5
2光伏电池仿真及其最大功率点跟踪6
2.1光伏电池的工作原理.6
2.2光伏电池的模型及输出特性分析.7
2.3常用最大功率点跟踪（MPPT）方法分析和比较.10
2.4光伏电池及其最大功率点跟踪的仿真分析.13
3光伏并网逆变器的控制技术19
3.1PWM（脉冲宽度调制）技术.19
3.2光伏并网逆变器的控制概述22
3.3光伏并网逆变器控制方法分析比较23
4单级式光伏并网逆变器拓扑分析及仿真25
4.1双Buck-Boost电路25
4.2双Boost电路30
4.3交错反激电路35
4.4本章小结.42
5基于双Buck-Boost电路的单级式光伏逆变器的硬件设计.43
5.1硬件设计方案.43
5.2主电路设计.43
5.3最小系统设计.45
5.4驱动电路设计.51
6软件设计56
6.1软件设计方案.56
6.2初始化程序.56
6.3PWM驱动信号程序设计58
7实验结果与分析63
7.1样机实物图.63
7.2结果与分析.66
结论70
致谢71
参考文献72
1 绪论1.1 光伏发电概述1.1.1 光伏发电的背景和意义从古到今，能源就是社会经济持续发展的保障，它是人类发展的基石。然而传统化石能源都不可再生。在现代社会中世界各国都在争相提高工业化程度来发展经济，自然处处都在消耗能源，全球的局势焦点也越来越落在能源问题。我国现在处于飞速发展的状态，要进步肯定要耗能，但如果工厂等各方面的终端处理装置不合规范，我们的环境就会受到严重的影响。这正是因为传统能源在燃烧过程中的有害物质被肆无忌惮的排放。近年来在世界范围内，尤其是在我国，环境问题虽然越来越受到重视，但不得不承认，治理的结果却并不尽人意。细心观察就会发现，我们生活中的自然灾害似乎越来越多，这也许就是蝴蝶效应，它将影响我们的工业生产，最终惩罚人类自己。随着国家对生态环境问题的重视程度的提高，我们国民也在时刻关注大自然，坚持可持续发展，目的不仅是为了我们生活的一片蓝天，更是为了子孙后代的生生不息。这种严峻的形势已经在我们每个人的心中敲响了警钟，世界各国都绷紧了神经，积极寻找出路，开发、利用风能、水能、太阳能、生物质能等可再生能源，为应对传统能源的枯竭做准备。可以清楚地预见，全球能源结构一定会向着清洁环保的核能、风能和太阳能等新能源方向发展。1.1.2 国内外发展现状对于如何将太阳能利用起来的问题，主要有两个方向：一个是光能转化为热能，具体应用的例子就是我们熟知的太阳能热水器；另一个是光能转化为电能，具体应用的例子就是光伏电池板。太阳每天东升西落，时刻温暖照耀这世界，我们可以发现太阳能取之不尽、用之不竭，若是将这些能量利用起来，世界范围的能源和环境问题将得到大幅缓解。经过对各种新能源技术的对比分析后，光伏产业被一致认为前景一片光明。因此，太阳能产业有相当大的关注，大量的劳动力和金钱都被投入其中，我国也不例外。在这样的情况下，光伏产业得到了迅猛发展，但我们不能掉以轻心，应当清醒的认识到这是政府支持的结果，一旦政府撤资，光伏产业的进步依靠的还是先进的技术。说到底，还是光伏发电技术才能从根本上解决我国棘手的能源和环境问题， 为实现我国提出的建设资源节约型、 环境友好型社会的目标提供保障[1][2]。1.1.3 发展前景太阳能利用的三个主要方面是热、电、光。其优点大概可以归纳如下： LPC单级式光伏并网逆变器设计+文献综述:http://www.751com.cn/wuli/lunwen_27587.html