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摘 要

太阳能发电作为一种典型的新能源发电方式具有可持续发展和绿色环保两大优势。本文重点分析研究了独立型太阳能光伏发电系统，提出一套可行的硬件选型和电路设计方案。

首先本文依次研究了独立型太阳能光伏发电系统的光伏阵列模块、储能装置模块、直流变换与逆变模块，以及直流变换电路、指示电路、蓄电池充放保护电路、逆变电路选取。然后选定了三相独立型太阳能光伏发电系统的结构方式，将各个模块选取的硬件整合，并配合外围电路和CPU控制回路的设计，完成了独立型太阳能光伏发电系统模型的整体设计。最后进行了各部分控制流程图和和具体施工流程的设计。

关键词：太阳能发电 离网 直流变换 逆变电路

Design of 10kW solar photovoltaic power generation off-grid system

Abstract

Solar power, as a kind of typical generating new energy way, has the sustainable development and green environmental protection two advantages. This article mainly analyzes the independent model power system, and puts forward a feasible hardware selection and circuit design.

First, this paper studied in independent model power system of photovoltaic array module, energy storage device module, dc transform and inverter modules, and dc transform circuit, instructions circuit, storage battery charge protection circuit, put inverter circuits selection. Then selected three-phase independent model power system structure, will each module selection of hardware integration, and cooperate with peripheral circuit and CPU control circuit design, the completion of the three-phase independent model power system model of the overall design. At last, the design of the control flow chart and the concrete construction process are carried out.

Key words: Solar power; off-grid; DC transform; Inverter circuits

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 太阳能发电的背景及意义 1

1.2国内外太阳能发电应用的现状 2

1.2.1世界太阳能光伏发电的发展现状 2

1.2.2国内太阳能光伏发电的发展现状 3

1.3课题主要研究内容 4

第二章 太阳能发电系统概述 6

2.1 太阳能发电系统结构分类 6

2.1.1 基于是否带有储能装置的分类 6

2.1.2 基于是否与电力系统并网的分类 7

第三章 太阳能发电原理 9

3.1 太阳能电池的发电原理 9

3.1.1 太阳能电池的基本原理 9

3.1.2 太阳能电池的分类及特点 10

3.2 蓄电池的原理 11

第四章 太阳能电池组件与蓄电池容量选取 15

4.1 太阳能电池组件选择 15

4.2 蓄电池容量计算与选取 15

4.2.1 储能元件容量计算 15

第五章 太阳能发电系统控制器的设计 17

5.1 控制器总体方案的设计 17

5.2 充放电控制模块功能及电源设计 18

5.3 充放电核心电路设计 19

第六章 变换器的设计 21

6.1 DC/DC变换器 21

6.2 DC/AC变换器 21

第七章 配电室设计 23

第八章 离网发电系统的防雷 24

第九章 系统建设及施工 26

9.1 光伏系统建设流程 26

9.2安装调试施工技术准备 26

9.3 施工现场准备 26

9.4 设备安装 26

9.4.1 光伏系统组件安装和检验 26

9.4.2 总体控制部分安装 29

9.5 光伏系统的总体检查和调试 29

9.6维护检修设计 29

第10章 结论 31

参考文献 32

致谢 33

第一章 绪论

1.1 太阳能发电的背景及意义

随着煤炭、石油和天然气等化石燃料迅速消耗，以及由此带来的能源危机与环染日益加剧，近年来世界各国都在积极寻找和开发新的、清洁、安全可靠的可再生能源。太阳能具有取之不尽、用之不竭和清洁安全等特点，是理想的可再生能源。20世纪70年代后，太阳能光伏发电在世界范围内受到高度重视并取得了长足进展。太阳能光伏发电技术作为太阳能利用的一个重要组成部分，并被认为是二十一世纪最具发展潜力的一种发电方式。太阳能光伏发电系统的研究对于缓解能源危机、减少环境污染以及减小温室效应具有重要的意义^[1]。

太阳能是最普遍的自然资源，也是取之不尽可再生资源。为了城市家庭的日常生活、家用小电器用电的需要、减少人们的生活对不可再生能源的消耗，进行了离网型（独立）家用光伏发电系统的设计。根据当地的气象、环境状况及具体用电情况，给出了系统的设计方法及施工要求，包括控制器、蓄电池组组件、逆变器、离网型太阳能系统的设计等。

世界能源消费在1990年和2007年之间增加了近40%,并有可能每5年8 - 10%继续增加直到2035年,部分取决于发展中国家的人口增长和快速的城市化发展。在全球范围内,建筑代表40%的制造业能源消耗的主要能源使用,如果钢铁、水泥、铝和玻璃用于建筑中,数量增长超过50%。为了提高建筑物的性能，可以使用节能高效的外墙。提高外观能源性能的关键是它们是室内外环境的接口。减少化石燃料消耗采用可再生能源技术的全球议程已在推动，如太阳能光伏发电产生清洁能源。因此，光伏建筑一体化（BIPV）被认为是一个新兴的玻璃建筑外观基础^[2-3]。

当完全集成建筑时，BIPV是能够取代传统的建材，同时发电。作为一个外观的整体要素，半透明光伏窗户不仅通过发电影响建筑的电力能源，而且影响其热性能和光传输。这种多功能作用的半透明光伏窗户已经在不同气候区对它们的应用和综合节能潜力进行了多方面研究^[4]。

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