2017-2022年中国家用太阳能发电行业发展调研及投资趋势研究报告（目录）

2017-2022年中国家用太阳能发电行业发展调研及投资趋势研究报告

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2017-2022年中国家用太阳能发电行业发展调研及投资趋势研究报告（目录）

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就目前人们对于新能源的研究来看，风能和太阳能是最有发展前景的，而风能受环境的影响非常大，所以目前没有广泛应用。

从理论上来看，只要有太阳的地方就能利用太阳能，所以太阳能对于未来的新能源开发与研究有着不可替代的重要性。本文研究的目标是建立一个完整家用太阳能供电系统，太阳能独特的优势光伏发电作为太阳能的重要应用方式越来越受到人们的重视，但是太阳能受天气条件限制，需要配备补充能源，系统由太阳能电池板、市电、DC-DC变换器、逆变器、蓄电池、功率因数校正器，电量检测模块，智能终端组成。系统中存在两个供电电源，需要设计合理的能量管理控制策略来确保两个输入源协调工作。

1系统整体框架

家用太阳能供电系统针对市场已有的太阳能的产品做出的一系列该进，使其成本更加低廉，可靠性更高。太阳能光伏板为12V太阳能光伏板，将太阳能转换成电能；MPPT电路（最大功率跟踪电路）将太阳能以最高效率存储到电池里面；逆变电路逆采用推挽升压和全桥逆变两级变换，将电池的直流电变换成220V，50Hz的交流电；为防止谐波电流污染电网，干扰其他用电设备，系统采用PFC电路对交流电的功率因数进行矫正，本系统采用UCC28019作为控制芯片的有源功率因数校正；电池剩余电量（SOC）估算采用的DS2788电池管理芯片，可以对整个电池的实时电量进行估算，以便太阳能/市电的切换，同时用户还可以了解电池的工作电压、工作电流等实时状态；单片机控制器采用

12C5A60S2单片机，电池电量、用电器工作情况，系统是否过压过载或者其他异常状态都将报告给单片机，单片机再根据实时的状态来调整系统工作情况，并将得到的参数显示到液晶屏上面，同时还将电池工作情况，以及系统工作情况和其它系统状态通过互联网发送给用户。

图：家用太阳能供电系统的整体框架

资料来源：公开资料，中国报告网整理

2MPPT电路（功率最大化跟踪电路）

太阳能光伏的输出特性具有非线性的特点，且输出受太阳幅照度，环境温度和负载的影响，只有在某一输出电压值的时候，光伏阵列的输出功率才能达到最大，这时光伏阵列的工作点就达到了输出功率电压曲线的最高点，称之最大功率点。为了有效的利用光伏电池组，对光伏发电进行最大的功率点的跟踪就显得尤为重要。

MPPT的工作原理:在一个规定的周期内，处理器定期地主动调节PWM的占空比，改变太阳能电池的输出电流大小，从而引起太阳能电池的输出电压大小变化，检测太阳能电池输出电压及输出电流，从而计算出太阳能电池的输出功率，然后根据最大功率点跟踪策略寻找最大功率点。一般采用搜索的算法追踪最大功率点，通过直接测量得到的电信号判断最大功率点的位置，从而进行追踪。包括：干扰观测法、增量电导法、恒定电压法、短路电流法。这里采用干扰观测法。

干扰观测法是通过将本次太阳能电池板的输出功率和上次的相比较来确定增加或减少太阳能电池板工作电压来实现MPPT。设在某一时刻t1，太阳能电池板的输出功率为P1，处理器输出信号使太阳能电池板工作电压增大ΔV，一段时间Δt后，在时刻t2（t2=t1+Δt）检测到太阳能电池板的输出功率为P2。若ΔP（ΔP=P1-P2）为正，则应该使太阳能电池板工作电压继续增大ΔV，直到ΔP=0；若ΔP为负，则应该使太阳能电池板工作电压减小ΔV，直到ΔP=0。对于ΔV，应选取合适的值。如果ΔV的值太大，太阳能电池板的输出会在最大功率点左右浮动；如果ΔV的值太小，虽然可以保证了跟踪精度，但是需要更多的时间，当

最大功率点变化频繁时效果会变差。 图：MPPT电路框图

资料来源：公开资料，中国报告网整理

3逆变电路

逆变电源已经被广泛应用于工业领域和民用领域，特别是新能源的开发和利用，比如太阳能电池的普遍使用，就需要一个逆变系统将太阳能电池输出的直流电压变换为220V、50Hz交流电，以便于给家庭使用。系统的电源采用推挽升压和全桥逆变两级变换，前后级完全隔离。控制电路上，前级推挽升压电路采用TL494芯片，用采样变压器绕组电压做闭环反馈；逆变系统采用单片机数字化SPWM控制的方式，采样直流母线电压做电压的前馈控制，采样电流做反馈控制；在保护措施上，具有输入过压、欠压保护，输出过载、短路保护和过热保护等多重保护功能，增强了该电源的可靠性。输入电压一端接在变压器的原边中间抽头，另一端接在开关管S1及S2的中间。控制S1、S2轮流导通，在变压器原边形成高频的交流电压，经变压器升压、整流和滤波在电容C1上得到370V左右直流电压。对S3～S6组成的逆变桥采用单片机数字化SPWM控制的方式，逆变输出电压经过电感L、电容C2滤波后，最终在负载上得到220V、50Hz的交流电。采用高频变压器实现前后级的隔离，有利于提高系统的安全性。后级逆变电路由单片机12C5A60S2控制，在这里主要介绍后级单片机的数字化SPWM控制方式。

4PFC（功率因数校正）电路

目前采用二极管全桥整流方式会造成电网谐波污染，从而导致功率因数的下降，其中的无功分量大部分是高次谐波，其中的三次谐波幅度大概是其基波幅度的94%，而五次谐波幅度大概是其基波幅度的69%．七次谐波幅度大概是其基波幅度的44%。高次谐波不仅会对电网造成巨大的危害，而且还会对用电设备的功率因数下降，同时产生很强的电磁干扰，对电网和其他的用电设备的运