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基本信息

項目名稱：
獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)
小類：
能源化工
簡介：
該獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)利用FB-PS-PWM ZVS技術(shù)、單極性SPWM逆變技術(shù)和CVT控制算法，在實現(xiàn)最大功率點跟蹤的同時實現(xiàn)了功率變換的軟開關(guān)，同時將引入外界環(huán)境溫度對MPPT的影響，具有創(chuàng)新性強(qiáng)、轉(zhuǎn)換效率高、使用范圍廣等優(yōu)點。
詳細(xì)介紹：
獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池方陣、蓄電池、MPPT充放電控制器和逆變器組成。系統(tǒng)以中小功率獨立光伏發(fā)電為應(yīng)用背景，將太陽能轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)正弦220V交流電，實現(xiàn)獨立為用戶提供電。我國邊遠(yuǎn)地區(qū)或孤島用電尚有困難，如果單純依靠架設(shè)電網(wǎng)供電，則成本高并且建設(shè)周期長。獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)無需架設(shè)輸電線路，且建設(shè)周期短，可以有效解決邊遠(yuǎn)地區(qū)居民用電的難題，具有技術(shù)先進(jìn)、工作穩(wěn)定可靠、體積小和成本低等優(yōu)點。

作品圖片

  • 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)
  • 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)
  • 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)

作品專業(yè)信息

設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

一、設(shè)計目的 經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展導(dǎo)致全球能源日益緊缺，對新能源的探索也愈加迫切，光伏能源以其無污染、可再生等優(yōu)點，近年來得到了很大程度的探索。 二、基本思路 本設(shè)計以中小功率獨立光伏發(fā)電為應(yīng)用背景，將軟開關(guān)技術(shù)引入兩級式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的DC/DC變換器中，采用改進(jìn)型恒定電壓跟蹤（CVT）控制算法，既能較好地實現(xiàn)最大功率點跟蹤，又能同時實現(xiàn)功率變換電路的軟開關(guān)，降低開關(guān)損耗，從整體上提高系統(tǒng)效率，并且工作穩(wěn)定可靠。 三、創(chuàng)新點 1．引入移相全橋軟開關(guān)技術(shù) 2．采用改進(jìn)型恒定電壓跟蹤控制算法 3.采用互補(bǔ)型脈寬調(diào)制，將SG3525引入SPWM逆變中 四、主要技術(shù)指標(biāo) 太陽能電池方陣數(shù)目4塊； 太陽能電池方陣輸出峰值電壓70.4V； 太陽能電池方陣峰值功率20Wp； 逆變器交流輸出220V,50Hz; 電壓穩(wěn)定度≤2%； 輸出正弦波形畸變率<5%； 效率≥90%； 負(fù)載性質(zhì)：非均衡性阻感負(fù)載； 供電方式：獨立光伏系統(tǒng)。

科學(xué)性、先進(jìn)性

一、科學(xué)性先進(jìn)性 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池方陣、防反充二極管、全橋DC/DC變換器、逆變器及其控制電路等主要部件組成。 二、技術(shù)突破與分析 1. 引入移相全橋軟開關(guān)技術(shù) 根據(jù)功率等級和效率的要求，DC/DC升壓變換器主電路采用全橋拓?fù)湟葡嘬涢_關(guān)工作方式，控制電路如圖3所示，控制核心采用新一代FB-PS-PWM ZVS DC/DC變換器專用控制芯片UCC3895。 2.改進(jìn)型恒定電壓跟蹤（CVT）控制 恒定電壓跟蹤（CVT）控制算法是最大功率點跟蹤算法中最基本、最實用的一種，實現(xiàn)方便、穩(wěn)定可靠。 3.高頻SPWM逆變器 具有直流中間環(huán)節(jié)的高頻環(huán)節(jié)逆變器主要由DC/DC變換電路和DC/AC電路兩大部分組成.

獲獎情況及鑒定結(jié)果

2010年12月在許昌學(xué)院團(tuán)委、社團(tuán)聯(lián)合會舉辦的首屆科技創(chuàng)新設(shè)計與制作大賽中榮獲特等獎。 2011年3月在許昌學(xué)院團(tuán)委、學(xué)生工作部、教務(wù)處、科研處舉辦的第六屆“挑戰(zhàn)杯”課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中榮獲一等獎。

作品所處階段

作品所處階段為中試階段。

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

有償轉(zhuǎn)讓。

作品可展示的形式

作品可進(jìn)行實物現(xiàn)場演示。

使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測

一、技術(shù)特點和優(yōu)勢 本系統(tǒng)以20Wp獨立光伏電源為背景，采用高頻軟開關(guān)技術(shù)和SPWM技術(shù)，對高性能光伏逆變器進(jìn)行了研究，采用了移相全橋PWM軟開關(guān)技術(shù)，引入了新一代軟開關(guān)控制器――UCC3895,首次提出了互補(bǔ)型脈寬調(diào)制的單極性正弦逆變，并將SG3525引入SPWM逆變控制中，不僅使得逆變器的設(shè)計大為簡化，而且使逆變器性能卓越、功能完善。 實驗條件為：輸入DC48V,輸出AC220V,輸出有功功率1000W,一次逆變頻率55.5KHz,SPWM逆變載波頻率9.6KHz,載波比192。 二、適應(yīng)范圍 本獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)具有效率高、維護(hù)方便、故障率低等優(yōu)點，適用于人口集中，居住偏僻的縣鄉(xiāng)村，成功解決我國邊遠(yuǎn)地區(qū)居民生活用電問題。 三、推廣前景 1.太陽電池不僅可作能源設(shè)備，還可作屋面和墻面材料，既供電節(jié)能，又節(jié)省建材，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。 2.太陽能發(fā)電無需架設(shè)輸電線，建設(shè)周期短，可以有效解決邊遠(yuǎn)地區(qū)用電的難題。

同類課題研究水平概述

國內(nèi)外同類課題研究水平 1.國際上光伏發(fā)電技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了很高的水平，光伏應(yīng)用已經(jīng)得到了大力推廣，并且發(fā)展十分迅速，我國在光伏技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用方面與國際水平相比存在明顯的差距。在國內(nèi)，雖然上海、江蘇等省市在光伏技術(shù)發(fā)展方面已經(jīng)處于領(lǐng)先水平，但都有不足之處: ①體積大、成本高 ②變換效率太低 ③不能進(jìn)行區(qū)域化推廣 2.該獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計，成功彌補(bǔ)了以上的不足之處，總的來說有以下優(yōu)勢： ①該獨立光伏系統(tǒng)中引入具有中間直流高頻環(huán)節(jié)逆變技術(shù)省去了大而笨重的工頻變壓器，從而有效地減小逆變器的體積重量，對于光伏系統(tǒng)的小型化和降低成本有重要意義。 ②中間直流高頻環(huán)節(jié)逆變器中DC/DC升壓變換部分引入UCC3895作為控制核心并采用PS-FB-PWM-ZVS技術(shù)有效提升了DC/DC變換環(huán)節(jié)的開關(guān)頻率（本課題該頻率為55.5kHz），提高變換效率（90%以上）。 ③該光伏逆變器采用單極性SPWM逆變技術(shù)，有效改善了逆變輸出電壓波形的質(zhì)量，仿真結(jié)果顯示其諧波畸變率只有3.63%。該作品所提出的CPWM單極性控制正弦波逆變控制模式克服了傳統(tǒng)的單極性控制方式存在著換相期間調(diào)制失效等缺點。
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