风光互补太阳能路灯的设计(doc 53页)

1、风光互补太阳能路灯的设计摘 要随着世界能源危机的加剧，世界各国都从两条道路寻找解决能源危机的办法，即:一条是寻求新能源和可再生能源的利用;另外一条就是寻求新的节能技术，提高能源的利用效率。风能作为一种绿色能源，己经成为一种新兴的能源形式，同时太阳能因诸多优势也得到广泛的应用，但两者每天的发电量受天气的影响很大。由于太阳能与风能互补性强，如何充分发挥两者的优势，构造风光互补的新型能源系统有很好的理论及实际意义。本文对风光互补发电系统进行了设计，系统采用交流母线结构，可以随意扩容，方便其它设备接入。论文主要对风光互补发电系统结构组成、控制器、逆变器、并网控制等进行了设计和研究分析。论文首先论述了风光互补发电系统的结构组成。重点设计了太阳能光伏发电系统。该系统主要包括DC-DC变换及并网逆变电路。DC-DC变换采用推挽电路，结构简单，开关管功耗小。DCDC模块将太阳能电池50V左右的直流转换为400V直流，同时完成最大功率点(MPPT)跟踪。论文详细分析了最大功率点跟踪原理及其分类，采用具有明显优势的电导增量法实现了该功能。论文还对逆变器的构成及并网控制方法作了分析研究。经过比较，逆变器采用

2、单相桥式电路，IGBT为主开关器件。并网控制的关键是控制逆变器输出的电流，使其与电网电压同频、同相。文中介绍了逆变器的工作原理，阐述了并网逆变器的软件实现流程图，分析了同步的关键技术软件锁相环SPLL技术。关键词： 风光互补发电系统，并网逆变器，最大功率跟踪。Wind Solar Street Light Design AbstractThe wind energy was called a green energy,it through become a newly arisen and important form，at the same time solar energy having many advantagesAlso suffer people thoughtful of,but generating electricity of everyday measure to is influence by the wemher very strongBecause the solar energy and breeze Can be repaired with each ot

3、her strongly,the pVowind energy system was usedIt improved the single system，SO have good theories and actual meaningThe PV-wind hybrid system is designed in the thesisThis system used AC busIt i s permi ted to enlarge system as oneS pleases，and Can connect the other equipment convenienceThe thesis also design and analyse the composition of the PV-Wind Energy system，and the controller,inverter and gridconnected controlFirst，the thesis discussed the construction of PV-wind hybrid systemIt put gre

4、at emphasis on designing solar energy systemThe solar energy system use TMS3 20F240 DSP of TI company to controlIt concluded DCDC convertor and gridconnected inverterThe DC-DC mold use PushPull converter which has simply construction and small onoff power exhaustThe DCDC mold changes the solar cell voltage from 50V to 400V,and complete the task of Maxi mum Power Point Tracking(MPPT)The thesis analyse the principle and classification of MPPT in detail，use Conductance Increment Method of MPPTThis

5、thesis discuss the structure of the grid-connected inverter,research the method of controllingAfter comparing，the single-phase bridge circuit was usedThe IGBT was used in circuitThe key point of the gridconnected inverter is to control the output current to synchronize the utilityAfter introducing the principle of inverter,the relevant design schema and flow chart is givenIt analyse the key technique Phase Locked LoopAn output filter between the output end of the inverter and the utility is adde

6、d to improve the quality of output currentKeywords: PWwind hybrid system，gridconnected inverter，Maximum Power Point Tracking.目 录第1章 绪 论11.1引言11.2风光互补发电系统简介21.2.1风力发电21.2.2太阳能发电2第2章 系统整体结构42.1系统整体结构42.1.1风光互补发电系统概述42.2风光互补路灯功能结构42.2.1风光互补太阳能路灯的组成模块42.2.2风光互补太阳能路灯的工作原理5第3章 风力发电机53.1 风轮的设计53.1.1 风轮设计的初始参数53.1.2 额定风速63.1.3 风轮直径63.1.4 尖速比的选择63.1.5 实度比的选择63.1.6 叶片的设计63.2 尾舵的设计83.2.1 尾舵的长度和面积83.2.2 尾冀的风压中心93.3 回转体的设计9第4章 太阳能电池104.1太阳能电池及其分类104.1.1 太阳能电池的分类104.2太阳能电池的工作原理和特性124.2.1太阳能电池的工作原理124.2.2太阳能电池

7、的基本电学特性134.2.3太阳能电池的主要影响因素16第5章 太阳能光伏系统195.1光伏系统设计理论与方法195.2独立光伏系统设计195.2.1独立光伏系统的结构195.2.2独立光伏系统的基本原理205.2.3蓄电池设计方法205.2.4蓄电池组串并联设计215.3并网光伏系统设计215.3.1并网光伏系统的结构215.3.2并网光伏发电的形式225.3.3并网光伏发电的运用235.4混合光伏发电系统简介25第6章 风光互补太阳能路灯设计266.1 系统配置及原理266.1.1 风光互补路灯24V直流系统原理图方框图266.1.2 风光互补路灯220V交流系统原理图方框图266.1.3 风光互补系统配置276.1.4 对环境和资源的要求286.1.5 风光互补路灯系统设计原则及组成286.1.6 设备选型及说明296.2 风光互补路灯系统优点及技术优势346.2.1 风光互补路灯系统的优点346.2.2 风光互补路灯系统的技术优势34结 论36致 谢37参 考 文 献38附录A 译文39浅论太阳能应用与建筑节能39附录B 外文原文44第1章 绪 论1.1 引言能源是人类生存的基

8、本要素，也是国民经济发展的主要物质基础。随着国际工业化的进程，全球未来能源消耗预计仍将以3的速度增长，常规能源资源面临日益枯竭的窘境。目前在众多可再生能源与新能源技术开发中，发展最成熟、最具规模化开发条件和商业化发展前景，最具竞争力、潜力最大的就是风力发电(以下简称为风电)和太阳能发电(以下简称光伏发电)。尽管风电的发展面临着重重困难，但是随着社会和科技的发展，以及考虑到我国的具体国情，大力发展风电将是我国能源结构的必然发展方向，我国风电将具有一个美好的发展前景。(1)必要性我国具有丰富的风能资源，这为发展我国的风电事业创造了十分有利的条件。但就我国目前电力事业而言，火力发电仍是我国的主力电源。以燃煤为主的火电厂，正在大量排放C02和S02等污染气体，这对我国的环保极为不利。而发展风电，一方面有利于我国电源结构的调整，另一方面又有利于减少污染气体的排放而缓解全球变暖的威胁。同时，又有利于减少能源进口方面的压力，对提高我国能源供应的多样性和安全性将做出积极的贡献。(2)政策支持由于风电场建设成本较高，加之风能的不稳定性，因而导致风电电价较高，而无法与常规的火电相竞争。在这种情况下，为了支

9、持发展风力发电，至今国家已经给予多方面政策支持，尤其是政府的特许经营政策，将极大地增强投资方的信心，吸引更多的技术力量和资金设备到风电的发展和研究上来。(3)展望风力发电是一个集计算机技术、空气动力学、结构力学和材料科学等综合性学科的技术。我国有丰富的风能资源，因此风力发电在我国有着广阔的发展前景，而风能利用必将为我国的环保事业、能源结构的调整，对减少进口能源的依赖做出巨大贡献。目前尽管有着各种各样的困难，但是随着科技的进步、政策资金以及投资方信心的增强，风电在开发、运行、管理方面都将取得进步和提高。展望未来，随着风电机组制造成本的不断降低，化石燃料的逐步减少及其开采成本的增加，将使风电逐步增强市场竞争力，因此其发展前景将是十分良好的。1.2 风光互补发电系统简介1.2.1 风力发电风力发电装置有两种运行方式。并网运行和独立运行(又称离网运行)。在独立行运时，由于风能是一种不稳定的能源，如果没有储能装置或其它发电装置配合，风力发电装置难以提供出可靠而稳定的能源。解决上述稳定供电的方式有两个，一是利用蓄电池储能来稳定风力发电机的电能输出，另一个是风力发电机与光伏或柴油发电等互补运行。独立运行风力发电系统结构组成如图1.1所示。主要部件包括：(1)风力发电机组：由风力机、发电机和控制部件等组成的发电系统(简称风电机组)(2)蓄电池组：由若干台蓄电池经串联组成的储存电能的装置。(3)控制器：系统控制装置。主要功能是对蓄电池进行充电控制和过放电

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