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小型太阳能光伏发电系统控制器的设计

本科毕业设计（论文）

题目小型太阳能光伏发电系统控制器的设计

学院物理与电子工程学院

年级2011 专业光伏技术与产业

班级学号

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论文提交日期2015-5-10

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小型太阳能光伏发电系统控制器的设计

摘要

目前，光伏发电已受到广大人民的追捧，很多国家建立了光伏发电站。在新能源领域中，小型独立光伏发电系统以其简单，灵活等特点占有重要的地位，光伏发电控制器作为独立光伏发电系统的核心部件，对其研究具有重要意义。本文基于单片机STC89C52设计了控制系统，控制太阳能电池板对蓄电池的充电。控制系统硬件设计包括单片机STC89C52最小电路，充放电电路、光耦驱动电路，A/D转换电路和电压显示电路的设计。本文设计的单片机STC89C52最小电路主要包括时钟电路，复位电路，工作状态显示电路和蜂鸣器报警电路。控制系统软件设计包括确定整体系统布局，设计系统各个程序流程图以及按照自顶向下的层次完成对各个程序模块的设计。通过控制系统硬件电路和软件的设计，控制太阳能电池板对蓄电池正常的充电，防止蓄电池过充、过放和短路，延长蓄电池寿命。关键词：单片机 STC89C52 铅酸蓄电池充放电

Design of a Small Solar Photovoltaic Power Generation System

Controller

Abstract

At present, photovoltaic power generation has been sought after by the majority of the people, the photovoltaic power station has been set up in many countries. In the field of new energy, small independent photovoltaic power generation system with its simple, flexible occupies an important position, the photovoltaic power generation controller as the core component of the photovoltaic system. Has the important significance to the study of photovoltaic power generation controller. Based on the design of single chip STC89C52 controller control system, solar panel charging of the battery. The hardware design of the control system consists of MCU STC89C52 minimum circuit, charge discharge circuit, optocoupler voltage driving circuit and display circuit design. MCU STC89C52 minimum circuit designed in this paper mainly includes the clock circuit, reset circuit, working state display circuit and a buzzer alarm circuit. The control system software design includes the overall system layout design system of each program flow chart and in accordance with the top-down levels to complete design of each program module. Through the design of hardware circuit and software control system, control of battery normal charging solar panels, to prevent the battery from overcharge, overdischarge and short-circuit, prolong the service life of the accumulator.

Key words : SCM;STC89C52 ; Lead-acid battery;Charge and Discharge

1.引言 (1)

2.系统总体设计 (2)

2.1太阳能电池简介 (2)

2.2蓄电池简介 (3)

2.3充电控制器和控制策略 (3)

3.硬件电路设计 (4)

3.1 STC89C52单片机最小系统 (4)

3.2 充放电电路 (6)

3.3光耦驱动电路 (7)

3.4 A/D转换电路 (8)

3.4.1 电压采集电路 (8)

3.4.2 ADC0804构成的A/D转换电路 (8)

3.5 LCD显示电路 (9)

4.系统软件设计 (11)

4.1 系统主程序设计 (11)

4.2 电压采集转换模块 (11)

4.3 显示模块 (13)

4.4 软件调试和仿真 (15)

结语 (16)

致谢 (20)

参考文献 (19)

1.引言

目前，煤炭，石油和天然气等传统能源在不断的减少，且是不可再生的，人们向往清洁，无害的新能源可以代替传统能源。太阳能作为清洁，无害，廉价的新能源，其发展对我国能源的可持续发展具有促进作用，且太阳能有着很好的发展前景。所以开发太阳能是社会发展，科学进步的必然趋势。光伏发电是利用太阳能电池板的光生伏特效应产生光生电压，是太阳能主要的利用方向之一。光伏控制器作为光伏发电系统的重要组成部分，控制整个光伏发电系统的运行，所以对光伏控制器的研究和设计具有重要意义。

为了克服市场上常见的充电控制器对蓄电池保护不够充分的缺点，设计以STC89C52单片机作为主要控制芯片的光伏控制器。ADC0804作为模数转换芯片，铅酸蓄电池为储能元件，LCD1602负责显示数据。确定了光伏充电控制器的方案，通过对恒流充电、恒压充电和浮充充电进行控制达到电路保护作用，通过设计系统硬件电路和编程软件，科学有效的管理蓄电池，光伏控制器应用于负载，实现控制功能。光伏控制器设计采用STC89C52单片机和ADC0804组合采样获取数据，实时监控蓄电池的充电过程。本次设计以充放电最大电流10安，额定电压48伏的控制器系统，通过设计使其能够自动检测光伏电池板输出电压，当光伏电池板的输出电压高于蓄电池电压时，光伏电池板对蓄电池充电；当光伏电池板输出的电压低于蓄电池电压时，光伏电池板停止充电，若继续进行充电，则蓄电池中电流会反向流向太阳能电池板，对太阳能电池板造成损耗。当蓄电池电压低于40.8伏时，系统控制负载关断，停止充电，蜂鸣器发出警报；当蓄电池电压高于57.6伏，控制系统控制负载关断，太阳能电池板对蓄电池停止充电，蜂鸣器发出警报；控制系统控制蓄电池进行浮充充电时，电压值应保持在48伏左右。

本设计要解决的主要问题是光伏发电系统蓄电池充放电的控制问题，且对蓄电池的保护有着重要的作用，对光伏发电系统的发展有着积极作用，使人们更有效地利用清洁能源，早日摆脱能源危机。

2.系统总体设计

本设计目的在于设计出一个小型光伏发电控制系统，太阳能电池板、蓄电池、光伏充电控制器和负载是小型光伏发电控制系统中不可缺少的组成元件。系统基本结构如图2.1所示。太阳能电池板吸收太阳光，将光能转化为电能并储存到蓄电池中，蓄电池再供电给

负载。

图 2.1 系统基本结构

2.1太阳能电池简介

目前，市场上常见的主要是以硅为主要材料的太阳能电池。与普通电池和可循环充电电池不同，太阳能电池具有节能环保的特点，太阳能电池板通过光生伏特效应能够直接将光能转换成电能。其主要原理：太阳能电池板在阳光的照射下，其内部载流子浓度发生改变，载流子分布也发生改变，导致半导体P-N结两端产生电压，在该此电压的作用下，电流流过外部电路，给外电路供电。在过程中，太阳能电池不发生化学反应，没有转动磨损，没有噪声，没有环境污染，这是传统发电方式不能比拟的。目前，市场上常见的以硅为原料的太阳能电池主要有单晶、多晶和非晶硅太阳能电池三种。

单晶硅太阳能电池具有高转换效率和长寿命的特点，且目前制造单晶硅太阳能电池的技术已经成熟。由于单晶硅太阳能电池所使用的原料为高纯度的单晶硅棒，所以单晶硅太阳能电池有着高昂的使用成本。其光电转换效率一般在13%至15%之间。

多晶硅太阳能电池的生产主要通过铸造的方法进行的，其成本与单晶硅太阳能电池相比要低一些。多晶硅太阳能电池具有无规则的晶体方向，在晶体与晶体的边界上，由于晶体的不规则而存在损失，导致其正电荷和负电荷不能完全通过PN结电场进行分离，其光电转换效率要降低不少。其光电转换效率一般在11%至13 %之间。

非晶硅太阳能电池的主要材料无定型硅，其内部有许多所谓的“悬键”，没有与硅原子成键的电子在电场作用下产生电流，因而非晶硅太阳能电池可以很薄，由于其造价低廉，

稳定性较低，光电转换效率较低，大多应用于弱光性电源。其光电转换效率一般在5%至8%之间。

2.2蓄电池简介

太阳能充电控制器主要控制太阳能电池板对蓄电池的充电，蓄电池作为储能元件，其性能的优劣影响太阳能充电控制器。本设计采用的储能元件是铅酸蓄电池，在系统对铅酸蓄电池进行充电的时候，蓄电池的内部反应为正极进行氧化反应，负极进行还原反应。铅酸蓄电池的充放电过程是可逆的，所以铅酸蓄电池既可以充电也可以放电。铅酸蓄电池电解液中硫酸根的浓度决定其充放电性能，蓄电池中硫酸溶液所占的比例可用于衡量电池充放电程度。

蓄电池作为储能元件在独立的光伏发电系统中是必不可缺的部分，蓄电池的充放电性能直接影响系统整体性能。将太阳能电池板经过光生伏特效应产生的电能经传输储存至蓄电池中，在负载需要用电的时候供电给负载。

2.3充电控制器和控制策略

光伏发电控制器作为整个光伏发电系统的枢纽，其性能的优劣直接影响整个系统的性能。通常太阳能电池板经过光生伏特效应产生的电压是不稳定的，需将电能传输存储至储能元件中，才能给负载供电，光伏发电控制器控制太阳能电池板经光生伏特效应产生的电压传输至蓄电池中，即控制对蓄电池的充电，其主要作用是防止蓄电池过充对蓄电池造成损耗，对蓄电池使用寿命有延长的作用。

目前市场上控制器普遍存在两个问题，蓄电池的保护不充分问题和蓄电池不适当的充电导致蓄电池的损坏问题。为了维护蓄电池的使用寿命以及对蓄电池电压的实时监控，本设计采用PWM脉宽调制充电方式。PWM具有两个主要特点：一是在处理器和被控系统之间无需进行数模转换；二是其对噪声的抵抗能力和强。因其两大主要特点，PWM被广泛应用于测量、通信领域中。PWM脉宽调制充电方式是通过微处理器的数字输出控制模拟电路的。PWM脉冲调制充电一般分为2步，先脉冲充电一段时间，再停止一段时间，然后不断地重复进行这2个步骤。系统通过控制太阳能电池板对蓄电池的一次又一次的充电一段时间来达到将蓄电池充满的目的，在PWM脉冲调制充电过程中，系统控制对蓄电池的充电，每充一段时间就会停止一段时间，在停止的那段时间中，蓄电池内部会将通过化学反应产生的氧气和氢气重新化合，再被蓄电池吸收，PWM脉冲调制充电的目的在于减轻了蓄电池内压，为接下来的蓄电池充电做好准备，使蓄电池充电效果更好。PWM脉冲调制充电具有对蓄电池的充电进行在线监控的功能，有效的维护了蓄电池的寿命。

3. 硬件电路设计

小型光伏发电控制系统的硬件电路设计以STC89C52单片机为主要控制芯片，在系统硬件电路中，以串联电阻分压方式的对蓄电池的电压进行采集,然后将采集的电压数据经模数转换传输到单片机中进行处理，再把电压值显示在液晶LCD1602上。PWM控制信号由STC89C52单片机通过编写的程序进行输出控制，充放电电路则由光耦驱动MOSFET管来控制开启与关闭。该小型光伏发电系统的硬件电路设计延长蓄电池的寿命，达到蓄电池更有效的吸收光伏电池板传输过来的电能。

3.1 STC89C52单片机最小系统

STC89C52单片机作为小型光伏发电控制系统的主控芯片，控制着整个硬件电路，单片机正常工作的最小系统的构建是系统设计的首要任务。本系统设计了时钟电路，复位电路，工作指示灯和蜂鸣器报警电路等单片机最小系统扩展电路。

（1）时钟电路

STC89C52单片机内部有一个反相放大器，该反向放大器具有高增益的特点，可构成振荡器，STC89C52单片机的引脚XTAL1即为反相放大器的输入端，引脚XTAL2是反相放大器的输出端，将时钟连接在XTAL1和XTAL2端口可构成时钟电路，使得系统的所有操作都与时钟脉冲相同步。STC89C52单片机内部振荡器的振荡频率与晶振频率接近，一般为1.2MHz。时钟电路如图3.1所示。C6、C7作为反馈电容作用在电路中，其值为33pF，晶振频率等于11.0952MHz。

图3.1 时钟电路图3.2 复位电路

（2）复位电路

单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位。按钮复位即手动按下按钮，电源通过电阻施加到复位端上，使单片机初始化，上电复位，就是系统对电容进行充电，达

到初始化电路的目的。复位电路的作用除了系统的正常初始化之外，当程序出现错误，系统出现故障，导致死锁，需按复位键重新启动系统。

复位电路如图3.2所示。本系统采用的按钮复位既可以通过电平控制又可以通过上电控制，其具有两种复位方式，更有效的控制系统复位。复位电路虽然其结构简单，但其在整个系统电路中有着非常重要作用。一个单片机系统能否正常进行工作，关键在于其能否成功复位（初始化）。

（3）工作状态指示灯电路

本设计拥有实时检测蓄电池电压的功能，增加工作状态指示灯可以指示整个电路的工作状态，更好的对蓄电池电压进行监控。蓄电池工作状态显示电路如图3.3所示。在系统工作状态指示灯电路中并联了3个发光二极管，蓄电池的正常充电由发光二极管LED1显示，蓄电池过压由发光二极管LED2显示，蓄电池欠压由发光二极管LED3显示。为了保护发光二极管，可在工作状态指示灯电路中串联一个1k电阻，限制通过的电流，以免烧毁发光二极管。

图3.3 蓄电池工作状态显示电路

（4）蜂鸣器报警电路

本设计采用蜂鸣器进行报警电路的报警，蜂鸣器是一种电子讯响器，采用直流电压进行供电。在蜂鸣器报警电路中蜂鸣器需加三极管进行驱动，因为STC89C52单片机输出引脚的驱动能力较弱，若不增加三极管，无法正常进行驱动。

在控制系统对蓄电池电压进行实时监测时，一旦检测电压值连续超出阈值范围，报警电路便会自启，蜂鸣器就会发出报警响声。主要原理是电压高于程序设定的最大值，或着电压低于程序设定最小值，STC89C52单片机的P2.6引脚输出低电平，单片机控制导通三极管，蜂鸣器报警。报警电路如图3.4所示。

图 3.4 报警电路

3.2 充放电电路

充放电电路如图3.5所示，二极管D1是防反充二极管，主要是为了防止蓄电池对太阳能电池板出现反充现象，在有阳光照射的白天，蓄电池自身电压通常低于太阳能电池板光生伏特效应产生的电压，防反充二极管D1将不会起作用，而在夜晚或者无太阳光照的白天的时候，蓄电池自身电压通常会高于太阳能电池板光生伏特效应产生的电压，防反充二极管D1就会生效，来阻止蓄电池电流流向太阳能电池板。PWM脉冲宽度调制即通过控制MOSFET管闭合和断开来控制电压的输出。MOSFET管场效应管，其由电压控制，且其材质为单极性金属氧化物半导体，所以驱动MOSFET管场效应管所需功率较小。而且MOSFET管场效应管只有多数载流子导电，并没有少数载流子复合，开关频率可以非常高，适合作为充放电控制开关。本设计采用导通电压Vth>0的FNK6075K- N沟道MOSFET场效应管。当光电耦合器U2断开时，MOSFET场效应管Q1的G极电压与蓄电池电压相近，MOSFET场效应管的S极接地，使得Vgs>0，当MOSFET场效应管G极电压达到一定值时，MOSFET场效应管Q1导通。电容C4具有滤波的功能，作用于太阳能电池板输出电压，使得蓄电池充电更稳定。电容C5也具有滤波的功能，作用于蓄电池输出电压，是对负载供电电路稳定性的保证。二极管D2是稳压二极管，其是由硅材料制成的面接触型晶体二极管，稳压管的作用是对蓄电池进行稳压。二极管D3是续流二极管，其主要作用是当蓄电池反接控制器时，D3可以进行续流，保护控制器不被损坏。

图 3.5 系统充放电电路

根据系统充放电电路，设计的程序应当复合以下要求：系统对蓄电池的电压进行实时监控，电压低于48伏，系统采用均充的充电模式，控制MOSFET场效应管Q1完全导通，达到导通脉冲的最大占空比；电压在48伏至57.6伏之间，系统采用浮充的充电模式，MOSFET场效应管Q1导通脉冲占空比例变小，MOSFET场效应管Q1不导通的占空比例也变小；电压低于40.8伏，系统控制MOSFET场效应管Q2关闭停止放电，从而实现充放电电路欠压关断。

3.3光耦驱动电路

本设计为了隔离单片机控制电路与充放电电路，采用光电耦合器进行控制，增加了硬件电路的可靠性，光电耦合器驱动电路如图3.6所示。光耦驱动原理：充电电路由MOSFET 场效应管Q1控制，当充电控制器的数字信号为0时，即低电平，光电耦合器内部的发光二极管的电流基本为零，单片机控制右侧三极管阻断，导致输出端两管脚间的电阻非常大，相当于断开，输出端K1的电压上升，稳压二级管D2稳压控制电阻R9的右侧电路保持在48伏左右，MOSEFT场效应管的Vgs>0，Q1开启，太阳能电池板充电给蓄电池；当充电控制器的数字信号为1时，即高电平，单片机控制光电耦合器内部的发光二极管发光，控制右侧三极管导通，输出端两管脚间的电阻变小，相当于电路被阻断，从U2传输的电压经过光耦接地，MOSEFT场效应管K1端的电压和零非常接近，MOSEFT场效应管Q1的Vgs小于0，Q1不参与充电电路工作，充电电路关闭。MOSEFT场效应管Q2与MOSEFT场效应管Q1不同，其控制着放电电路，但其原理与MOSEFT场效应管Q1相似。

图 3.6光耦驱动电路

3.4 A/D转换电路

A/D转换又称整流，即模数转换。A/D转换器的优劣主要由两大技术参数决定：转换速度和转换精度，ADC0804是逐次比较型的集成A/D转换器，其有着转换速度高，转换精度高的优点，因而受到广泛应用。

单片机STC89C52无内置模拟数字转换模块，则应先采集蓄电池自身的电压，然后经A/D转换模块整流，传输至单片机STC89C52。目前，市场上集成A/D转换器有很多品种，最常用的是逐次比较型A/D转换器，本设计采用的A/D转换器ADC0804，即为逐次比较型8位并行A/D转换器芯片。

3.4.1 电压采集电路

电压采集电路需串联两个较大的电阻，且阻值大小比例为11:1，然后并联在待检蓄电池两端，在这两个串联的电阻中间采集阻值小的电阻两端电压。通过分压公式计算出采集的阻值小的电阻两端的电压值，蓄电池满充电压约为57.6伏，通过计算得出采集电压为4.8伏，符合ADC0804的输入值。

3.4.2 ADC0804构成的A/D转换电路

A/D转换电路如3-7所示。

图 3.7 A/D转换电路

ADC0804接法：单片机STC89C52的P2.7引脚实现片选；RD接单片机STC89C52的P3.6，W R接单片机STC89C52的P3.7引脚，进行读写控制；在CLKR接口处串联一个电阻，再与CLK并联，然后串联一个电容接地，组合成RC振荡电路，提供模拟数字转换器ADC0804工作所需的脉冲。电压采集信号ADIN连接模拟数字转换器ADC0804的6脚IN，采集得到的电压经转换后，以数字信号的形式输出到单片机的P1口，对蓄电池的电压在线不间断跟踪检测，蓄电池的电压值可在P1口获得。

3.5 LCD显示电路

本设计使用液晶LCD1602显示数据，其具有体积小、功耗低，显示清晰的特点，适合作为显示屏，来显示蓄电池的电压值。的主要参数:液晶LCD1602芯片显示容量为16X2个字符，工作电压4.5伏至5.5伏之间,工作电流2毫安（5伏)，模块最佳工作电压为5V。LCD1602引脚功能如表3.1所示

表 3.1 LCD1602引脚功能

根据LCD1602的主要参数和引脚功能，LCD1602与单片机STC89C52连接构成的电压显示电路如图3.8所示。EN使能端连接单片机STC89C52的P2.2引脚，用来实现片选；RS 接单片机STC89C52的P2.0引脚，进行数据和命令选择；R/W接单片机STC89C52的P2.1引脚，以达到控制读写的目的；将一个阻值为10的电阻连接在LCD1602的15脚，进行限流保护。LCD1602的3脚连接一个10K电位器并接地，调节LCD1602显示的对比度。数据输入端D0-D7接单片机STC89C52的P0口传送电压数据。

图 3.8 电压显示电路

4.系统软件设计

4.1 系统主程序设计

系统软件设计如图4.1所示：

图4.1 系统软件设计

控制系统软件主程序是一个无限循环程序，且是有序进行的，在系统软件主程序下分别有蓄电池电压的采集子程序、转换显示子程序和异常数据的存储子程序，系统软件主程序可以分成一个一个模块化来进行，第一个模块是程序初始化，然后按序依次运行各个模块子程序，通过系统的自检可以对数据进行处理，通过系统的控制可以进行对电路的控制，对蓄电池充放电进行有效的监控，维护蓄电池使用寿命。

4.2 电压采集转换模块

电压采集转换模块时序图如图4.2所示。

图 4.2 ADC0804时序图

电压采集转换模块是整个系统主程序的重要组成部分，模数转换器参与蓄电池电压的采集转换。ADC0804的启动和读取时序图：当CS与WR同时处于低电平状态时，ADC0804启动，在WR上升沿后，经过约100 us，完成模拟信号到数字信号的转换，经转换得到的数据被锁存器锁存，INTR转换为低电平状态，转换结束。当INTR处于低电平状态是，如果RD和CS同时也处于低电平状态，则数据锁存器的三态门打开，转换后的数字信号可以读取。反之，若RD处于高电平状态，三态门关闭，数据锁存器锁存数据。

一般对芯片进行操作前，芯片的时序图是必须设计好的。本次设计采用的是ADC0804模数转换芯片，其主要用于蓄电池电压数据的采集转换，并对结果进行处理，再传送给显示模块。由于ADC0804模数转换芯片的转换时间较短，在开始启动A/D转换后片刻便可直接从A/D转换的数字输出口的获取数据。A/D转换子程序如图4.3所示。

图4.3 A/D转换子程序

4.3 显示模块

显示模块作为蓄电池的实际电压值的获取模块，其通过电压采集转换子程序，将采集到的蓄电池电压，先经过模数转换，再由单片机进行处理，便可传输至显示模块。本设计采用液晶LCD1602显示屏。液晶LCD1602作为一款显示芯片，一般并行操作，先对其进行初始化，然后按照时序图进行正确操作，使其能够正常工作，得到正常的显示结果，这就是显示模块所需完成的功能。为了保证液晶LCD1602的正确显示，程序初始化是必要的，其初始化方法如下：

EN=0;使能关闭，防止程序刚开始就显示乱码

write_com(0x38); //设置显示16X2,点阵5X7,数据接口为8位

write_com(0x0c);//设置开显示，不显示光标

write_com(0x06);//写1个字符，地址指针就加1

write_com(0x01);//显示清零，数据指针清零

液晶LCD1602的基本时序如下：

R/=H,E=H

读状态输入：RS=L,W

输出：DO~D7=状态字

R/=H, E=H

读数据输入：RS=H,W

输出：无

R/=L, DO~D7=指令码，E=H高脉冲

写指令输入：RS=L,W

输出：DO~D7=状态字

R/=L, DO~D7=数据，E=H高脉冲

写数据输入：RS=H,W

输出：无

液晶LCD1602作为显示芯片，一般需要对其进行写操作，写操作时序图如图4.4所示。

图 4.4 写操作时序图

写操作流程：将读/写控制端设置为写模式，即读/写控制端处于低电平状态。写模式分为两种，一是写数据，二是写命令。写数据即将要显示屏显示的内容写入。写命令包括液晶的光标是否显示、是否闪烁、数据在液晶LCD1602屏上所显示的位置以及液晶LCD1602是否移屏等。在使能端E上给予一个高脉冲通过数据线把数据或命令传入液晶LCD1602的控制器，完成液晶LCD1602的写操作。

液晶LCD1602显示数据一般是存在延时的，为纳秒级延时，该软件设计程序可不做延时，因为单片机最小操作单位是微秒级，为了使液晶工作更加稳定，程序设计了简短的延时。软件编程时采用延时函数_nop_（）对程序进行一个机器周期的延时。液晶显示电压流程图如图4.5所示。

图4.5 液晶显示电压流程图

4.4 软件调试和仿真

系统的模拟仿真是检验硬件能否正常工作，软件设计是否合理的重要措施。通过系统的模拟仿真找出系统硬件设计的不合理，使得系统得到进一步改善，使其更加合理；为了检测软件程序所编写的功能是否可以达成其设计要求和任务，软件调试是必须的。

软件调试的过程：先将小型光伏发电控制器系统软件设计所要要完成的任务罗列出来，再对软件的各个模块进行C语言编程，在KEIL C51中编写系统的各个子模块相应的程序以及流程图相应的程序，并加以实现。

以下信息为显示输出信息窗口最终输出信息：

Build target 'Target 1' //创建目标'Target 1'

compiling 控制器移屏.c... //编译文件控制器移屏.c…

太阳能光伏发电系统(PVsyst运用)

扬州大学能源与动力工程学院本科生课程设计题目：北京市发电系统设计课程：太阳能光伏发电系统设计专业：电气工程及其自动化班级：电气0703 姓名：严小波指导教师：夏扬完成日期： 2011年3月11日

目录 1光伏软件Meteonorm和PVsyst的介绍---------------------------------------------3 1.1 Meteonorm--------------------------------------------------------------------------3 1.2 PVsyst-------------------------------------------------------------------------------4 2中国北京市光照辐射气象资料-------------------------------------------------------11 3独立光伏系统设计----------------------------------------------------------------------13 3.1负载计算（功率1kw，2kw，3kw，4kw，5kw）-----------------------------13 3.2蓄电池容量设计（电压：24V，48V）----------------------------------------13 3.3太阳能电池板容量设计，倾角设计--------------------------------------------13 3.4太阳能电池板安装间隔计算及作图。-----------------------------------------16 3.5逆变器选型--------------------------------------------------------------------------17 3.6控制器选型--------------------------------------------------------------------------17 3.7系统发电量预估--------------------------------------------------------------------18

一种简易的小型太阳能控制器

一种简易的小型太阳能控制器摘要：本文主要研究带有蓄电池储能独立式光伏发电系统，对太阳能控制器的功能模块进行了简要说明，并阐述了蓄电池的充电策略。在此基础上，对其硬件电路进行详细说明，之后通过蓄电池管理系统（BMS）电压测量，对其电压值进行校正。并给出了系统进行软件设计。该控制器主要通过观测指示灯来获取蓄电池的电压，同时单片机PIC16F676来控制，MOS管的通断，既而影响太阳能电池板对蓄电池充电，以及蓄电池对负载供电。立足低成本高性能，具有较高的性价比，已在偏远地区广泛应用，效果良好。关键词：太阳能控制器；PIC16F676；蓄电池 A simple small sized solar energy controller Abstract: I have a research about a stand-alone photovoltaic energy storage system with a battery in this paper,the components of the solar energy controller are introduced briefly, the voltage of battery was measured and corrected by Battery management system(BMS),while the strategy of charging the battery are described. On this basis, their parts of hardware circuits are explained in detail. the software design about the system has been finished. The controller obtained the battery voltage by observing the lights, and PIC16F676 microcontroller controlling the MOS turned on or off, Subsequently which affected the battery charged by solar panels and battery power to the load.Based on low-cost high-performance, it has been widely used in remote areas with the excellent effect. Keywords：solar energy controller; PIC16F676; battery 在能源日益减少的今天，从环保主义的角度出发开发并利用新能源是非常有必要的。新能源是传统能源以外的其他各种能源形式。目前处于正在积极研究或者已经刚开始开发利用，太阳能是一种新兴能源，其环保洁净、资源丰富、并且不依赖与地域环境。由于太阳能电池板输出电压很多时候不够稳定，一般不能直接单一给负载供电，需要在中间加上储存电能的装置。同时太阳能控制器作为光伏发电系统的重要组成部分，能够通过指示灯来显示蓄电池的端电压，使单片机部分可以对其控制。本设计采用铅酸蓄电池，针对恒压充电方式和PWM脉冲式充电方式进行了改进，使之更适合小成本控制器，同时增加相应的保护措施，增加了蓄电池的使用寿命。 1 系统大致介绍 1.1太阳能控制器系统简介太阳能控制器主要由太阳能电池板、蓄电池、单片机控制部分、负载等几部分组成。其大致框图如下所示：

小型光伏发电系统

名称：小型光伏发电系统简介：太阳能发电系统是利用太阳能电池直接将太阳能转换成电能的发电系统。它的主要部件是太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器。其特点是可靠性高、使用寿命长、不污染环境、能独立发电又能并网运行，受到各国企业组织的青睐，具有广阔的发展前景。家用太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220V或110V，还需要配置逆变器。晶华威能源提供各种功率太阳能光伏发电系统的设计，施工，维护。充分满足客户不同的需求。系统示意图其他介绍设置原理家用太阳能发电系统的设计需要考虑的因素：1、家用太阳能发电在哪里使用？该地日光辐射情况如何？2、系统的负载功率多大？3、系统的输出电压是多少，直流还是交流？4、系统每天需要工作多少小时？5、如遇到没有日光照射的阴雨天气，系统需连续供电多少天？6、负载的情况，纯电阻性、电容性还是电感性，启动电流多大？7、系统需求的数量? 系统分类

家用太阳能发电系统分为离网发电系统与并网发电系统： 1、离网发电系统主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成。若要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。 2、并网发电系统就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。并网发电系统有集中式大型并网电站，一般都是国家级电站，主要特点是将所发电能直接输送到电网，由电网统一调配向用户供电。但这种电站投资大、建设周期长、占地面积大，发展推广难度较大。而分散式小型并网发电系统，特别是光伏建筑一体化发电系统，由于投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点，是并网发电的主流。系统优劣优点 1、太阳能取之不尽，用之不竭，地球表面接受的太阳辐射能，能够满足全球能源需求的1万倍。只要在全球4%沙漠上安装太阳能光伏系统，所发电力就可以满足全球的需要。太阳能发电安全可靠，不会遭受能源危机或燃料市场不稳定的冲击； 2、太阳能随处可处，可就近供电，不必长距离输送，避免了长距离输电线路的损失； 3、太阳能不用燃料，运行成本很低； 4、太阳能发电没有运动部件，不易损坏，维护简单，特别适合于无人值守情况下使用； 5、太阳能发电不会产生任何废弃物，没有污染、噪声等公害，对环境无不良影响，是理想的清洁能源； 6、太阳能发电系统建设周期短，方便灵活，而且可以根据负荷的增减，任意添加或减少太阳能方阵容量，避免浪费。应用领域一、用户太阳能电源：（1）小型电源10-100W不等，用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电，如照明、电视、收录机等；（2）3-5KW 家庭屋顶并网发电系统；（3）光伏水泵：解决无电地区的深水井饮用、灌溉。二、交通领域如航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、宇翔路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。三、通讯/通信领域：太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统；农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。四、石油、海洋、气象领域：石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等。

太阳能光伏发电逐日自动控制系统的设计

太阳能光伏发电逐日自动控制系统的设计【摘要】：随着石油、煤炭和天然气等化石能源的不断减少,可再生能源的重要性不断增加,其开发利用备受人们关注。研究和实践表明,太阳直接辐射到地球的能量丰富,分布广泛,可以再生,不污染环境,是理想的替代能源,世界各国都在积极开发利用太阳能,太阳能发电已成为全球发展速度最快的技术。然而太阳能不易收集、能量密度低、随着季节、天气和昼夜等变化而变化,使太阳能发电效率低下成为制约太阳能利用的一个重要因素,因此高效率的利用太阳能是太阳能发电的关键问题。目前,太阳能电池板阵列大多是固定安装的,不能时刻保证太阳光到电池板阵列的垂直照射,发电效率低。本文采用地平坐标系下的太阳跟踪系统,运用太阳运动轨迹跟踪和光强传感器相结合的方法。由光强传感器的检测结果来判断天气的状况,从而控制跟踪的启停,选用天文公式计算太阳的运行轨迹确定太阳的方位,通过单片机MSP430f149输出控制信号,控制云台带动太阳能电池板运动,实现太阳光到电池板的垂直入射,从而提高太阳光照辐射量,达到提高光伏系统发电效率,节约能源的目的,并将跟踪时间划分了几个不同的时间区间,每个区间内的跟踪间歇时间间隔不同,使系统获得了更多的太阳辐射能量,并提高跟踪精度。调试结果证明,该系统易于实现,运行平稳,可应用在大型光伏电站项目中。【关键词】：光伏发电自动跟踪太阳运动轨迹光强检测【学位授予单位】：山西大学

【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2013 【分类号】：TM615;TK513.4 【目录】：中文摘要8-9ABSTRACT9-11第一章绪论11-171.1课题研究的背景111.2课题研究的意义11-121.3国内外太阳能开发利用现状12-141.3.1国内太阳能开发利用现状12-131.3.2国外太阳能开发利用现状13-141.4太阳跟踪系统的国内外研究现状14-151.4.1太阳跟踪系统的国内研究现状14-151.4.2太阳跟踪系统的国外研究现状151.5课题研究的主要内容15-161.6本章小结16-17第二章跟踪控制系统研究及方案设计17-252.1跟踪方法原理简介172.2跟踪系统简介17-182.3太阳跟踪方案的选择18-242.3.1太阳运动轨迹模型18-192.3.2太阳运动轨迹计算19-232.3.3日照时间23-242.4本章小结24-25第三章系统的硬件设计25-413.1系统组成253.2设备选型25-333.2.1微控制器选型25-273.2.2光敏元件选型27-293.2.3太阳能电池板29-303.2.4蓄电池303.2.5充电控制器30-313.2.6执行机构31-323.2.7设备连接32-333.3跟踪控制器电路设计33-403.3.1晶振电路333.3.2复位电路33-343.3.3电源电路343.3.4485通信接口设计34-363.3.5外部时钟电路36-393.3.6光强检测电路39-403.4本章小结40-41第四章软件设计41-454.1自动跟踪主程序设计41-424.2间隔模式程序设计42-434.3IAR软件使用说明43-444.4本章小结44-45第五章结论和展

独立光伏发电系统设计

独立光伏发电系统设计目录 1引言 (1) 2 独立光伏发电系统工作原理 (1) 3 独立光伏发电系统的设计 (2) 3.1 系统容量的设计 (2) 3.2 太阳能电池组件及方阵的设计 (3) 3.2.1 光伏组件方阵设计需要考虑的问题 (3) 3.2.2 太阳能电池组件（方阵）的方位角与倾斜角 (4) 3.2.3 一般设计方法 (4) 3.3 直流接线箱的选型 (5) 3.4 光伏控制器的选型 (7) 3.6 光伏逆变器的选型 (8) 结论 (9)

独立光伏发电系统设计摘要太阳能光伏发电是一种最具可持续发展理想特征的可再生能源发电技术，发展太阳能光伏发电系统也具有很高的可行性，首先能缓解我国目前的能源问题以及日益严重的环境问题，还能解决边远地区居民用电难，成本高的问题。本论文将从小型独立系统的发电原理，系统设计原理，及其本身具有的优势结合其受众群体的所需考虑的各方面因素来设计适合家庭使用的小型系统。通过理论与实际市场调查相结合的方法设计适合全国各地人民使用的优惠且实用的系统。关键词：小型；独立光伏发电；系统；优惠实用 1引言当下，许多国家已把发展可再生能源作为未来实现可持续发展的重要方式，而中国也将以太阳能为代表的可再生能源作为未来低碳经济的重要组成部分。近年来，国家财政对太阳能产业的补贴力度逐年增强。独立光伏发电系统是指未与公共电网相连接的太阳能光伏发电系统，其输出功率提供给本地负载(交流负载或直流负载)的发电系统。其主要应用于远离公共电网的无电地区和一些特殊场所，如为公共电网难以覆盖的边远偏僻农村、海岛和牧区提供照明、看电视、听广播等基本生活用电，也可为通信中继站、气象站和边防哨所等特殊处所提供电源。 2 独立光伏发电系统工作原理通过太阳能电池将太阳辐射能转换为电能的发电系统称为太阳能光伏发电系统。其主要结构由太阳能电池组件（或方阵）、蓄电池（组）、光伏控制器、逆变器（在有需要输出交流电的情况下使用）以及一些测试、监控、防护等附属设施构成。太阳能电池方阵吸收太阳光并将其转化成电能后，在防反充二极管的控制下为蓄电池组充电。直流或交流负载通过开关与控制器连接。控制器负责保护蓄电池，防止出现过充或过放电状态，即在蓄电池达到一定的放电深度时，控制器将自动切断负载，当蓄电池达到过充电状态时，控制器将自动切断充电电路。有的控制器能够显示独立光伏发电系统的充放电状态，并能贮存必要的数据，甚至还具有遥测、遥信和遥控的功能。在交流光伏发电系统中，DC-AC逆变器将蓄电池组提供的直流电变成能满足交流负载需要的交流电。

太阳能发电系统的设计分析

太阳能发电系统的设计分析发表时间：2018-06-04T16:55:59.477Z 来源：《基层建设》2018年第10期作者：林刚张少利[导读] 摘要：在太阳能的有效利用中，太阳能发电是最具活力的研究领域，也是最受瞩目的项目之一。江苏四季沐歌有限公司江苏省连云港市 222000 摘要：在太阳能的有效利用中，太阳能发电是最具活力的研究领域，也是最受瞩目的项目之一。太阳能发电系统采用太阳能电池阵列、太阳能控制器、蓄电池（组）、DC/AC 逆变器（并网/不并网）、低压输配电网及交、直流负载等部分组成。下面就谈谈自己对太阳能发电系统的设计的看法。关键词：太阳能；发电系统；设计太阳能电池发电是基于“光生伏打效应”的原理，利用充电效应把太阳辐射直接转化为电能。太阳能具有永久性、清洁性和灵活性三大优点，是其他能源无法比拟的。总之，太阳能发电的过程没有机械转动部件也燃料消耗，不排放包括温室气体在内的任何有害物质，无噪音、无环境污染，太阳能资源分布广泛没有地域限制。维修保养简单，维护费用低，运行可靠性、稳定性好。无需架设输电线路即可就地发电供电及建设周期短。 1太阳能的特点利用太阳能发电有两大类型，一类是太阳光发电（亦称太阳能光发电），另一类是太阳热发电（亦称太阳能热发电）。太阳能光发电是将太阳能直接转变成电能的一种发电方式。它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电四种形式，在光化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池。太阳能是一种普遍存在的能源，并且无需采集、运输就可以直接开发利用；其次，太阳能作为一种清洁能源，对环境不会造成任何损害，在环保意识逐步提高的今天，值得推广应用；有数据显示，4年地球接受到的太阳能相当于130万亿吨煤产生的能量，应用潜力巨大；此外，太阳能量可持续时间如果用地球的寿命来换算，儿乎是取之不尽用之不竭的。然而，与此同时，太阳能的利用目前还存在一些问题，比如太阳能虽然普遍存在，但是也存在严重的不稳定性，同时总量虽大但是能流密度却相对较低，并且人类对于太阳能的利用率还处于较低的水平，同时应用成本也较高。 2太阳能发电系统太阳能发电系统分为独立发电系统与并网发电系统：独立发电系统也叫离网发电系统。主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，若要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。并网发电系统就是太阳能组件产生的直流电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。并网发电系统有集中式大型并网电站一般都是国家级电站，主要特点是将所发电能直接输送到电网，由电网统一调配向用户供电。但这种电站投资大、建设周期长、占地面积大，目前还没有太大发展。而分散式小型并网发电系统，特别是光伏建筑一体化发电系统，由于投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点，是目前并网发电的主流。太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池组是太阳能发电系统的主要组成部分，此外逆变器也是常见的辅助设备，用于输出合适交流电太阳能电池板的主要功能是转换太阳的辐射能为电能，送往电池组中进行存储，并推动负载作用，是太阳能发电系统中最核心、最有价值的组成部分，它的质量也直接决定了整个太阳能发电系统的质量。太阳能控制器负责对整个太阳能发电系统进行监控，并对蓄电池组起到一个保护的作用，此外，部分控制器可能还兼具有光控和时控功能。值得注意的是，一个合格的控制器在温差较大的地方，还应该配备温差补偿功能。太阳能蓄电池组的功能，就是将太阳能发电系统产生的电能储存起来以备用，铅酸电池、镍氢电池、镍锅电池或铿电池是最常见的蓄电池种类，除铅酸电池外，主要用于小微型的太阳能发电系统中。我们知道，太阳能直接输出的电能为12VDC，24VDC，48VDC，而我们日常使用的电能则为220VAC，110VAC，囚此逆变器的主要作用就是为我们提供合适的电能。 3太阳能发电系统的效率在太阳能发电系统中，系统的总效率ηese由电池组件的PV转换率、控制器效率、蓄电池效率、逆变器效率及负载的效率等组成。但相对于太阳能电池技术来讲，要比控制器、逆变器及照明负载等其它单元的技术及生产水平要成熟得多，而且目前系统的转换率只有17%左右。因此提高电池组件的转换率，降低单位功率造价是太阳能发电产业化的重点和难点。太阳能电池问世以来，晶体硅作为主角材料保持着统治地位。目前对硅电池转换率的研究，主要围绕着加大吸能面，如双面电池，减小反射；运用吸杂技术减小半导体材料的复合；电池超薄型化；改进理论，建立新模型；聚光电池等。 4太阳能发电系统的运行 4.1并网全自动运行方式设计的太阳能发电系统产生的电能将直接分配到需要太阳能供电的用电负载上，包括楼道间照明以及地下停车场照明，不足的电力将由连接的电网进行补充调节。具体工作起来，就是太阳能发电系统在旱晚分别对太阳能电池板阵列的电压进行监测：旱上达到设定值即执行并网发电，并将产生的直流电经由逆变器转换为可供使用的交流电；晚上低于设定值时，并网发电系统将自动停止运行。 4.2并联运行方式太阳能发电系统并联运行方式与并网全自动运行方式在电能利用和调节方式上基本一致，是一个相对独立的发电系统。该方式的配电方式与柴油发电机的配电方式基本相同，即增加一路交流市电供电，将经逆变器转换的交流电和市电组成A'1'SE双电源自动切换，这是一种简单、灵活、独立的发电系统，A'1'SE双电源自动切换系统会在太阳能供电中断，或者供电不足的时候自动切换到市电供电，供电的可靠性也随之提高然而，并联运行方式也有一定缺点，那就是A'1'SE双电源自动切换的过程中，将会中断一段时间的供电，这将不利于一些用电设备的正常运行，甚至可能会造成一定的损坏。同时，考虑到太阳能发电的不稳定性，并联运行方式的用电量也很难达到平衡。不过，由于并联运行方式可以尽量更多的发挥太阳能的发电量，从而部分节约备用的蓄电池，进而节约投资。 5太阳能光伏发电需要考虑的因素 5.1地理位置及气象条件利用太阳能光伏发电必须要综合考虑各种因素，包括地点、纬度、经度、海拔等，太阳能每月的总辐射量。直接辐射量，年平均气温，最长连续阴雨天数，最大风速降雪及冰雹等特殊气象情况。 5.2最大负载及用电特性

太阳能发电系统的结构和工作原理

太阳能发电系统的结构和工作原理在理解太阳能发电原理之前，如果您对太阳能还有所疑问的话，建议您先看一下什么是太阳能。所谓太阳能发电是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置。太阳能电池组件(Solar cells)是利用半导体材料的电子学特性实现P-V转换的固体装置，在广大的无电力网地区，该装置可以方便地实现为用户照明及生活供电，一些发达国家还可与区域电网并网实现互补。目前从民用的角度，在国外技术研究趋于成熟且初具产业化的是"光伏--建筑(照明)一体化"技术，而国内主要研究生产适用于无电地区家庭照明用的小型太阳能发电系统。 1、太阳能发电原理太阳能发电系统主要包括：太阳能电池组件(阵列)、控制器、蓄电池、逆变器、用户即照明负载等组成。其中，太阳能电池组件和蓄电池为电源系统，控制器和逆变器为控制保护系统，负载为系统终端。 1.1 太阳能电源系统太阳能电池与蓄电池组成系统的电源单元，因此蓄电池性能直接影响着系统工作特性。 (1) 电池单元：由于技术和材料原因，单一电池的发电量是十分有限的，实用中的太阳能电池是单一电池经串、并联组成的电池系统，称为电池组件(阵列)。单一电池是一只硅晶体二极管，根据半导体材料的电子学特性，当太阳光照射到由P型和N型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的P-N结上时，在一定的条件下，太阳能辐射被半导体材料吸收，在导带和价带中产生非平衡载流子即电子和空穴。同于P-N结势垒区存在着较强的内建静电场，因而能在光照下形成电流密度J，短路电流Isc，开路电压Uoc。若在内建电场的两侧面引出电极并接上负载，理论上讲由P-N结、连接电路和负载形成的回路，就有"光生电流"流过，太阳能电池组件就实现了对负载的功率P输出。理论研究表明，太阳能电池组件的峰值功率Pk，由当地的太阳平均辐射强度与末端的用电负荷(需电量)决定。(2) 电能储存单元：太阳能电池产生的直流电先进入蓄电池储存，蓄电池的特性影响着系统的工作效率和特性。蓄电池技术是十分成熟的，但其容量要受到末端需电量，日照时间(发电时间)的影响。因此蓄电池瓦时容量和安时容量由预定的连续无日照时间决定。 1.2 控制器控制器的主要功能是使太阳能发电系统始终处于发电的最大功率点附近，以获得最高效率。而充电控制通常采用脉冲宽度调制技术即PWM控制方式，使整个系统始终运行于最大功率点Pm附近区域。放电控制主要是指当电池缺电、系统故障，如电池开路或接反时切断开关。目前日立公司研制出了既能跟踪调控点Pm，又能跟踪太阳移动参数的"向日葵"式控制器，将固定电池组件的效率提高了50%左右。 1.3 DC-AC逆变器逆变器按激励方式，可分为自激式振荡逆变和他激式振荡逆变。主要功能是将蓄电池的直流电逆变成交流电。通过全桥电路，一般采用SPWM处理器经过调制、滤波、升压等，得到与照明负载频率f，额定电压UN等匹配的正弦交流电供系统终端用户使用。 2、太阳能发电系统的效率在太阳能发电系统中，系统的总效率ηese由电池组件的PV转换率、控制器效率、蓄电池效率、逆变器效率及负载的效率等组成。但相对于太阳能电池技术来讲，要比控制器、逆变器及照明负载等其它单元的技术及生产水平要成熟得多，而且目前系统的转换率只有17%左右。因此提高电池组件的转换率，降低单位功率造价是太阳能发电产业化的重点和难点。太阳能电池问世以来，晶体硅作为主角材料保持着统治地位。目前对硅电池转换率的研究，主要围

光伏发电系统控制系统设计

编号淮安信息职业技术学院毕业论文题目光伏发电系统控制系统设计学生姓名*** 学号**** 系部电气工程系专业机电一体化班级***** 指导教师【***】【讲师】顾问教师二〇一二年十月摘要进入二十一世纪，人类面临着实现经济和社会可持续大战的重大挑战，而能源问题日益严重，一方面是常规能源的缺乏，另一方面石油等能源的开发带来一系列的问题，如环境污染，温室效应等。人类需要解决能源问题，实现可持续发展，只能依靠科技进进步，大规模开发利用可再生能源和新能源。太阳能是一种有前途的新型能源，具有永久性、清洁型和灵活性三大优点。太阳能电池寿命长，

只要有太阳在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染问题；光伏发电系统可以大中小并举，大到百万千瓦的中型电站，小到只供一户用的太阳能电池组，而且还缓解了目前能源危机与环境危机，只是其它电源无法比拟。关键词：太阳能供电系统蓄电池逆变

目录编号 ..................................................................................................................... 错误!未指定书签。摘要 ................................................................................................................. 错误!未指定书签。目录 ............................................................................................................. 错误!未指定书签。第一章绪论 ................................................................................................... 错误!未指定书签。光伏发电控制系统简介 ........................... 错误!未指定书签。问题的提出 ..................................... 错误!未指定书签。本课题设计的主要目的和意义 ..................... 错误!未指定书签。本课题设计的主要内容 ........................... 错误!未指定书签。第二章可编程控制器（）基础知识 ............................................................. 错误!未指定书签。可编程控制器（） ............................... 错误!未指定书签。的定义......................................... 错误!未指定书签。的特点......................................... 错误!未指定书签。的简介及模块................................... 错误!未指定书签。第三章系统硬件设计 ..................................................................................... 错误!未指定书签。光伏供电装置................................... 错误!未指定书签。光伏供电系统 ................................... 错误!未指定书签。基于的硬件电路设计............................. 错误!未指定书签。基于的硬件电路设计............................. 错误!未指定书签。第四章系统软件设计 ..................................................................................... 错误!未指定书签。主程序设计..................................... 错误!未指定书签。子程序设计..................................... 错误!未指定书签。监控界面的设计................................. 错误!未指定书签。第五章系统调试 ............................................................................................... 错误!未指定书签。调试主要内容................................... 错误!未指定书签。调试结果 ....................................... 错误!未指定书签。第六章总结与展望 ........................................................................................... 错误!未指定书签。总结........................................... 错误!未指定书签。展望........................................... 错误!未指定书签。

光伏发电系统设计方案专业设计书

光伏发电工程项目方案设计书

目录一、概述 (4) 1.1项目概况 (4) 1.2编制依据 (4) 二、建设地址资源简述 (4) 2.1日照资源 (4) 2.2接入系统条件 (6) 三、总体方案设计 (6) 3.1光伏工艺部分 (6) 3.2太阳电池组件选型 (7)

3.3光伏阵列设计 (12) 3.4系统效率分析 (15) 四、电气部分 (16) 4.1概述 (16) 4.2系统方案设计选型 (16) 4.3电气主接线 (20) 4.4主要设备选型 (20) 4.5防雷及接地 (30) 4.6电气设备布置 (31) 4.7电缆敷设及电缆防火 (31) 五、工程案例 ........................................................................... 错误!未定义书签。六、系统配置以及报价.............................................................. 错误!未定义书签。

一、概述 1.1 项目概况 1)建设规模：光伏系统用来供给小区道路亮化用电及楼宇亮化用电。该系统设计使用最大负荷50KVA，为保证系统在连续阴雨天或其它太阳辐射不足情况下正常使用，系统接入市电作为辅助能源，提高系统的稳定性能。为减少系统因直流端电流过大造成的线路损耗，系统采用220V直流接入逆变输出三相380V/220V交流。针对固定式安装电池板，采用最佳倾角进行安装，地区最佳角度为46度（朝向正南），控制柜、逆变器及蓄电池储能系统均须安放于在室。 1.2 编制依据本初步设计说明书主要根据下列文件和资料进行编制的： 1)GB50054《低压配电设计规》； 2)GB50057《建筑物防雷设计规》； 3)GB31／T316—2004《城市环境照明规》； 4)GBJl33—90《民用建筑照明设计标准》； 5)JGG／T16—921《民用建筑电气设计规》； 6)GBJ１6—87《建筑设计防火规》； 7)《中华人民国可再生能源法》； 8)国家发展改革委《可再生能源发电有关管理规定》；二、建设地址资源简述 2.1日照资源我国属世界上太阳能资源丰富的国家之一，全年辐射总量在917～2333kWh/㎡年之间。全国总面积2/3 以上地区年日照时数大于2000 小时。

太阳能发电系统毕业设计

太阳能发电系统设计 1引言从“蒸汽机”到“电动机”的一系列动力技术发明，人们逐渐认识到，能源技术的革新带动人类社会日益进步，对社会发展起着巨大的推动作用。但至今所采用的化石燃料能源带给人类文明与进步的同时，却因能源需求消耗的大幅提高以及随之而来的环境污染，形成了巨大的能源缺口，同时给环境造成巨大灾难。目前，油气资源的供不应求已成为我国经济发展的瓶颈，电力供应不容乐观，天然气用量迅速增长…… 最新的资料表明太阳光的充分利用，是最清洁，环保，取之不尽的可再生能源。太阳能的利用我国太阳能资源丰富，陆地每年接受的太阳辐射能，相当于2.431012tce，2/3国土面积的太阳能总辐射量超过0.6MJ/m2。如果将太阳能源充分加以利用，不仅有可能节省大量常规能源，而且有可能在某些区域完全利用太阳能采暖。目前，太阳能利用主要有两个途径，即光热和光伏。光伏是根据光生伏特效应原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。光伏发电在太阳能利用上是主流，前景好。太阳能原理太阳能电池发电的原理是基于半导体的光电效应，即一些半导体材料受到光照时，载流子数量会剧增，导电能力随之增强，这就是半导体的光敏特性。在晶体中电子的数目总是与核电荷数相一致，所以P(N)型硅对外部来说是电中性的。若将P(N)型硅放在阳光下照射，仅是被加热，外部看不出变化。但内部通过光的能量，电子从化学键中被释放，由此产生电子－空穴对，但在很短的时间内（在μS范围内）电子又被捕获，即电子和空穴 “复合”。 1 / 20

当 P 型和 N 型半导体结合在一起时，在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层，界面的 P 型一侧带负电，N 型一侧带正电。这是由于 P 型半导体多空穴，N 型半导体多自由电子，出现了浓度差。N 区的电子会扩散到 P 区，P 区的空穴会扩散到 N 区，一旦扩散就形成了一个由 N 指向 P 的 “内电场”，从而阻止扩散进行。达到平衡后，就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差，这就是 P －N 结。至今为止，大多数太阳能电池厂家都是通过扩散工艺，在 P 型硅片上形成 N 型区，在两个区交界就形成了一个 P －N 结（即 N+ ／P ）。太阳能电池的基本结构就是一个大面积平面 P －N 结）如果光线照射在太阳能电池上并且光在界面层被吸收，具有足够能量的光子能够在 P 型硅和 N 型硅中将电子从共价键中激发，以致产生电子－空穴对。界面层附近的电子和空穴在复合晶片受光过程中，空穴(电子)往 P(N)区移之前，将通过空间电荷的电场作用被相互分离。电子向带正电的 N 区和空穴向带负电的 P 区运动。通过界面层晶片受光后，空穴(电子)从 P(N)区正(负)电极流出产生一个向外的可测试的电压。通过光照在界面层产生的电子－空穴对越多，电流越大。界面层吸收的光能越多，界面层即电池面积越大，在太阳能电池中形成的电流也越大。此即为光生伏特效应。光伏系统光伏系统是利用太阳电池组件和其他辅助设备将太阳能转换成电能的系统。一般分为独立系统、并网系统和混合系统。白天，在光照条件下，太阳电池组件产生一定的电动势，通过组件的串并联形成太阳能电池方阵，使得方阵电压达到系统输入电压的要求。再通过充放电控制器对蓄电池进行充电，将由光能转换而来的电能贮存起来。晚上，蓄电池组为逆变器提供输入电，通过逆变器的作用，将直流电转换成交流电， 2 / 20 的电荷分离，将在 P 区和 N 区之间

2018年家用太阳能发电系统成本及家庭太阳能发电价格

2018年家用太阳能发电系统成本及家庭太阳能发电价格家用太阳能发电系统在农村、城市别墅群越来越成为时尚。正是因为其不仅有巨大的经济效益，还有巨大的社会效益，家用太阳能发电系统厂家也是层出不穷。市场上价格也没有统一标准。很多用户不仅想问：建设一套家用太阳能发电系统到底需要多少钱? 首先在谈家用太阳发电系统的成本问题，我们首先要了解家用发电站系统的组成，然后根据这个组成来谈谈价格构成。家用太阳能发电系统主要设备有：太阳能电池板、逆变器、线缆、配电柜、辅材等。不推荐做离网系统，不仅没有补贴，还要担心能不能带动电器运行，而且配置起来比较麻烦。家用太阳能发电系统的成本构成主要是：设备的成本、安装施工的人员成本、设计咨询成本、并网服务的成本。由于家用太阳能发电系统的成本一般是按照总包的形式来进行报价的，单项报价形式很少，而且需要考虑的因素很多。总包的价格就是按照容量来进行报价，一般来说，家庭电站初步的报价范围是

9-10元一瓦，一个普通家庭建设5千瓦系统，差不多需要2万-6万元。这个价格包括了以上所有的成本。有很多用户觉得这个价格有点偏高，但只有这样的价格才能保证系统的安全性、稳定性、高效。很多用户在网络上看到别的厂家宣传的几千块钱就可以做一个家用系统，而且还是用蓄电池来储能供电。但是我们玖牧新能源想给大家提个醒：这根本就没有宣传的那么好，几千块钱不能支撑一个家庭用电。网络上宣称的几千块钱就可以做一个家用太阳能发电系统，能够满足家庭日常所需。其实这样的系统只是一个便携式应急电源，单单依靠几块小型电池板，加上一个蓄电池，只能满足小功率电源的短时间使用。要想带动家里电器，诸如冰箱，空调等，也只能是夸大其词。我们现在建设的这个家用太阳能发电系统，是需要向当地的供电局进行备案的，提交相关手续，最后是可以拿到国家补贴的。是符合流程的，符合规定的。如果达不到预期的发电效果，可以根据供电局提供的电表记录的数字找我们反馈。

分布式光伏发电系统设计方案(专业)

某学校 512K分布式光伏发电系统设计方案2013年10月10日项目编号：XXX

目录 1工程概述 (3) 1.1工程名称 (3) 1.2 地理简介 (3) 1.3 气象资料 (3) 2太阳能并网发电系统介绍 (4) 2.1 太阳能并网发电系统工作原理 (4) 2.2 主要组成设备介绍 (4) 3方案设计 (5) 3.1 设计依据 (5) 3.2 设计原则 (5) 3.3 系统选型设计 (6) 3.4 主要设备的选型说明 (6) 3.4.1电池组件 (6)

3.4.2 组件结构图 (7) 3.4.3 并网逆变器 (8) 3.4.4 并网逆变器规格 (9) 4发电量估算 (10) 5系统的社会效益 (10) 5.1社会效益(25年) (10) 6设备材料清单及造价一览表（此报价含税不含物流费用） (11) 7工程业绩表及典型工程 (11) 8合利欧斯优势 (16) 8.1 与保利协鑫（GCL）的合作 (16) 8.2 与河北**的的合作 (17) 1工程概述 1.1工程名称河南**外国语学校512kW户用分布式光伏发电项目。

1.2 地理简介郑州位于东经112°42'-114°13' ，北纬34°16'-34°58'，东西宽166公里，南北长75公里，总面积约为7446.2平方公里，其中市区面积约1010．3平方公里，山地面积约2377平方公里，水面面积约11.4平方公里。郑州市属北温带大陆性季风气候，冷暖适中、四季分明，春季干旱少雨，夏季炎热多雨，秋季晴朗日照长，冬季寒冷少雨。郑州市冬季最长，夏季次之，春季较短。统计资料表明郑州市的平原和丘陵地区春季开始的时间大致在3月27日，终止于5月20日，历时55天；夏季开始于5月21日，终止于9月7日，历时110天；秋季开始于9月8日，终止于11月9日，历时63天；11月10日至次年的3月26日为冬季，长达137天。处于西部浅山丘陵区的荥阳、巩义、新密和登封四市，年平均气温在14～14.3℃之间。郑州年平均降雨量640.9毫米，无霜期220天，全年日照时间约2400小时。 1.3 气象资料气象资料以NASA数据库中郑州气象数据为参考。表1 气象资料表

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