光伏阵列及汇流箱设计 - 图文

毕业设计(论文)

光伏阵列及汇流箱设计

二〇一三年五月二十四日

摘要

当今世界，随着生物能源的频频告急和环境的日益恶化，发展新的可持续的绿色的能源已经成为大势。而在众多新能源之中，太阳能因为储量巨大、安全、清洁以及较少受地理和气候因素限制而倍受青睐。由于单体光伏电池的输出电压、电流和功率都很小，不能满足作为电源应用的要求，为了提高输出功率，需要多个单体电池合理的串、并联后封装成电池组件。太阳能本身是一种低密度的平面能源，需要用大面积的太阳能电池来采集。所以在需要更大功率的场合，需要将多个组件组成方阵，以提供数值更大的输出电流、电压。为了节约电缆，简化系统结构，提高可靠性和可维护性等原因，实际安装中需要把多个方阵的输出电缆先进行并联后（一级汇流）通过汇流箱再输入到逆变器（二级汇流），而不是直接把所有方阵电缆直接接入逆变器。

本文第一章介绍了太阳能产业的意义和目的，国内外光伏产业的现状和未来我国发展光伏产业的前景。在第二第三章介绍光伏发电的基本原理，以及高度角、方位角等安装参数的计算。并着重探讨了光伏汇流箱的作用原理和基于ATmega16单片机的光伏汇流箱相关硬件软件设计。

关键词：太阳能 光伏发电 汇流箱 原理；

I

Design of the PV array and the solar photovoltaic

junction box

Abstract

Today's world, with frequent emergency bioenergy and environmental deterioration, the development of new sustainable green energy has become a trend. And among the many new energy, solar energy because of huge reserves, safe, clean, and less affected by geographical and climatic factors limit the favorites. As single photovoltaic cell output voltage, current and power are very small, can not meet the requirements of the application as a power supply, in order to improve the output power, to a plurality of series of cells reasonable, in parallel battery components packaged. Solar plane itself is a low-density energy, and require large-area solar cells to collect. Therefore, where more power is required, several components need to be square in order to provide greater output current value and voltage. In order to save the cable, simplifying the system structure, improve reliability and maintainability and other reasons, the actual installation requires a plurality of the first phalanx of the output cables be connected in parallel (a bus) through the combiner box and then input to the inverter (two convergence level), rather than all the cable directly to the matrix inverter.

The first chapter describes the meaning and purpose of the solar energy industry, domestic photovoltaic industry status and future prospects of the development of photovoltaic industry. In the second chapter describes the basic principles of photovoltaic power generation, and the elevation angle, azimuth and other installation parameters calculations. And focuses on the role of PV combiner box principle and ATmega16 microcontroller based PV combiner box related hardware and software design.

Keywords: Solar Photovoltaic power generation

the solar photovoltaic junction box Principle ；

II

目录

摘要 ............................................................ I Abstract ....................................................... II 第1章 绪论 ................................................... 1

1.1 课题研究的意义和目的 ................................... 1 1.2 国外现状 ............................................... 2 1.3 国内现状 ............................................... 3 1.4 1.5 第2章

2.1 2.2 2.3 第3章

太阳能的发展前景 ....................................... 5 论文的主要工作 ......................................... 6 太阳能光伏及汇流箱总体研究 ............................. 7 太阳能光伏发电的特点 ................................... 7 太阳能光伏电池的基本特性 ............................... 8 光伏汇流箱的基本特点 .................................. 11 光伏阵列及汇流箱设计 .................................. 15

3.1. 光伏阵列的基本组成和排列 .............................. 15 3.2. 太阳能电池组件选择 .................................... 15 3.3. 光伏阵列方位角、倾斜角、周围阴影的计算 ................ 16 3.4. 保护用熔断器的选择设计 ................................ 18 3.5. 设计光伏汇流箱 ........................................ 20 3.6. 实例 .................................................. 30 总结 ........................................................... 32 参考文献： ..................................................... 33 致谢 ........................................................... 35

I

第1章 绪论

1.1

课题研究的意义和目的

随着煤炭、石油等现有能源的频频告急和生态环境的恶化，使得人类不得不尽快寻找新的清洁能源和可再生能源以代替。风能、水能、太阳能等就是未来人类探寻和研究发展的主要方向。而太阳能以其储量巨大、安全、清洁等优势，必将成为未来的最主要能源之一。目前太阳能发电有两种形式，一是热发电，二是光发电，也称光伏（PV）发电。太阳能光伏产业是指利用光伏效应使太阳能转化为电能的产业。因为光伏发电具有规模大小随意、能独立发电、建设速度快、维护简单等优势，所以自20世纪70年代以来，世界各国包括中国的光伏产业发展非常迅猛。目前太阳能光伏产业主要是指晶体硅太阳能电池产业。光伏阵列是太阳能光伏发电的关键组成，多块太阳能电池串并联成阵列方式的合理与否，决定了阵列的发电效率和收益。所以，在组成光伏阵列之前有必要对其进行设计和各关键变量的计算，以获得精确的数据，方便之后的安装、发电及维护。多块太阳能电池板不可能直接接入电路，需要在光伏汇流箱内进行一次汇流，才能用于直接使用或者输入到逆变器中进行二次汇流。所以，汇流箱的设计是关系到光伏输出效率的关键之一。

图 1.1 光伏电池板

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