基本信息
- 项目名称：
- 独立光伏发电系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 该独立光伏发电系统利用FB-PS-PWM ZVS技术、单极性SPWM逆变技术和CVT控制算法，在实现最大功率点跟踪的同时实现了功率变换的软开关，同时将引入外界环境温度对MPPT的影响，具有创新性强、转换效率高、使用范围广等优点。
- 详细介绍：
- 独立光伏发电系统由太阳能电池方阵、蓄电池、MPPT充放电控制器和逆变器组成。系统以中小功率独立光伏发电为应用背景，将太阳能转换为标准正弦220V交流电，实现独立为用户提供电。我国边远地区或孤岛用电尚有困难，如果单纯依靠架设电网供电，则成本高并且建设周期长。独立光伏发电系统无需架设输电线路，且建设周期短，可以有效解决边远地区居民用电的难题，具有技术先进、工作稳定可靠、体积小和成本低等优点。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 一、设计目的 经济高速发展导致全球能源日益紧缺，对新能源的探索也愈加迫切，光伏能源以其无污染、可再生等优点，近年来得到了很大程度的探索。 二、基本思路 本设计以中小功率独立光伏发电为应用背景，将软开关技术引入两级式拓扑结构的DC/DC变换器中，采用改进型恒定电压跟踪（CVT）控制算法，既能较好地实现最大功率点跟踪，又能同时实现功率变换电路的软开关，降低开关损耗，从整体上提高系统效率，并且工作稳定可靠。 三、创新点 1．引入移相全桥软开关技术 2．采用改进型恒定电压跟踪控制算法 3.采用互补型脉宽调制，将SG3525引入SPWM逆变中 四、主要技术指标 太阳能电池方阵数目4块； 太阳能电池方阵输出峰值电压70.4V； 太阳能电池方阵峰值功率20Wp； 逆变器交流输出220V,50Hz; 电压稳定度≤2%； 输出正弦波形畸变率<5%； 效率≥90%； 负载性质：非均衡性阻感负载； 供电方式：独立光伏系统。
科学性、先进性
- 一、科学性先进性 独立光伏发电系统由太阳能电池方阵、防反充二极管、全桥DC/DC变换器、逆变器及其控制电路等主要部件组成。 二、技术突破与分析 1. 引入移相全桥软开关技术 根据功率等级和效率的要求，DC/DC升压变换器主电路采用全桥拓扑移相软开关工作方式，控制电路如图3所示，控制核心采用新一代FB-PS-PWM ZVS DC/DC变换器专用控制芯片UCC3895。 2.改进型恒定电压跟踪（CVT）控制 恒定电压跟踪（CVT）控制算法是最大功率点跟踪算法中最基本、最实用的一种，实现方便、稳定可靠。 3.高频SPWM逆变器 具有直流中间环节的高频环节逆变器主要由DC/DC变换电路和DC/AC电路两大部分组成.
获奖情况及鉴定结果
- 2010年12月在许昌学院团委、社团联合会举办的首届科技创新设计与制作大赛中荣获特等奖。 2011年3月在许昌学院团委、学生工作部、教务处、科研处举办的第六届“挑战杯”课外学术科技作品竞赛中荣获一等奖。
作品所处阶段
- 作品所处阶段为中试阶段。
技术转让方式
- 有偿转让。
作品可展示的形式
- 作品可进行实物现场演示。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 一、技术特点和优势 本系统以20Wp独立光伏电源为背景，采用高频软开关技术和SPWM技术，对高性能光伏逆变器进行了研究，采用了移相全桥PWM软开关技术，引入了新一代软开关控制器――UCC3895,首次提出了互补型脉宽调制的单极性正弦逆变，并将SG3525引入SPWM逆变控制中，不仅使得逆变器的设计大为简化，而且使逆变器性能卓越、功能完善。 实验条件为：输入DC48V,输出AC220V,输出有功功率1000W,一次逆变频率55.5KHz,SPWM逆变载波频率9.6KHz,载波比192。 二、适应范围 本独立光伏发电系统具有效率高、维护方便、故障率低等优点，适用于人口集中，居住偏僻的县乡村，成功解决我国边远地区居民生活用电问题。 三、推广前景 1.太阳电池不仅可作能源设备，还可作屋面和墙面材料，既供电节能，又节省建材，具有良好的经济效益。 2.太阳能发电无需架设输电线，建设周期短，可以有效解决边远地区用电的难题。
同类课题研究水平概述
- 国内外同类课题研究水平 1.国际上光伏发电技术已经发展到了很高的水平，光伏应用已经得到了大力推广，并且发展十分迅速，我国在光伏技术开发和应用方面与国际水平相比存在明显的差距。在国内，虽然上海、江苏等省市在光伏技术发展方面已经处于领先水平，但都有不足之处: ①体积大、成本高 ②变换效率太低 ③不能进行区域化推广 2.该独立光伏发电系统的设计，成功弥补了以上的不足之处，总的来说有以下优势： ①该独立光伏系统中引入具有中间直流高频环节逆变技术省去了大而笨重的工频变压器，从而有效地减小逆变器的体积重量，对于光伏系统的小型化和降低成本有重要意义。 ②中间直流高频环节逆变器中DC/DC升压变换部分引入UCC3895作为控制核心并采用PS-FB-PWM-ZVS技术有效提升了DC/DC变换环节的开关频率（本课题该频率为55.5kHz），提高变换效率（90%以上）。 ③该光伏逆变器采用单极性SPWM逆变技术，有效改善了逆变输出电压波形的质量，仿真结果显示其谐波畸变率只有3.63%。该作品所提出的CPWM单极性控制正弦波逆变控制模式克服了传统的单极性控制方式存在着换相期间调制失效等缺点。
