1、课题来源
本课题为“市电与太阳能发电协调控制实现不间断电源的开发”，来源于生产实际。
2、研究的目的和意义
2.1采用不间断系统的意义
不间断供电系统是在市电不正常或发生中断事故时，能向重要负载继续提供符合要求的交流电，从而保证重要负载能连续不断的正常工作的供电系统。众所周知，一切工业设备、通信装置、科研设施，都必须直接或间接使用交流50HZ的电源。随着科技的发展，各个生产环节的工艺流程都处在现代化的高效率、高质量状况下，在这种情况下，对供电电源的质量和可靠性就有更严格的要求。供电中断的情况是不允许的，有时即使是短暂停电，就有可能造成人员和设备的重大事故，甚至是不堪设想的后果。
采用不间断供电系统后与常规的以多路市电供电系统的不同之处，在于遇到各种停电事故时，具有较高的停电连接能力，可以做到安全不中断或只有微秒级的中断。这样对重要负载的供电就不会产生任何影响。在进一步的不间断电源组合后，可以达到不间断的为重要负载提供符合要求的电源。保证了生产流程安全的进行生产，减少因停电而产生的直接经济损失。在一定程度上保证了电力系统的安全、稳定、经济的运行。
不间断供电系统之所以具有不间断供电的性能，是因为UPS中除了包含有市电之外，还有一个或多个储能环节和能量的变换装置，能在市电不正常或中断时，依靠这些储能和能量交换装置，实现不间断供电要求。而太阳能就是一种很好的储能方法。
2.2利用太阳能发电的意义
根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的储能量足够维持600亿年，而地球内部组织因热核反应聚合成氦，它的寿命约为50亿年，一次从这种意义上讲可以说太阳能的能量是取之不尽、用之不竭的。在石油、天然气和核矿藏终将枯竭的今天，充分利用太阳能显然具有维持功能和环保双重伟大意义。“到处阳光到处电”的美好愿望终将伴随着人们对绿色能源的追求而实现。
太阳能光伏发电系统是通过太阳能电池将太阳光辐射能转换为电能的发电系统。太阳能发电并网是必然的趋势，利用太阳能在白天发电并储存起来，在晚上使用白天储存的电。这样既达到环保的目的有达到了节约能源的目的。
3、国内外的研究现状和发展趋势
3.1世界太阳能发电的现状及趋势
太阳能光伏产业是世界发展速度最快的行业之一。为实现能源和环境的可持续发展，世界各国均将太阳能光伏发电作为新能源与可再生能源发展的重点。在各国政府的大力支持下，世界太阳能光伏产业发展迅猛。2007年世界太阳能电池年产量带到3733MW,交2006年的2473.8MW，增长1259.2MW,增幅高达50.9%。截止到2007年底世界太阳能电池累计安装量达到12300MW。2007年世界太阳能电池产量的排名为：日本 920MW，居第一位；中国821MW，居第二位；德国810MW，居第三位；中国台湾地区368MW，居第四位；美国266，居第五位。世界太阳能光伏发电应用市场在近年来，呈现一些突出的特点，如：发电在能源构成中的替代功能大为增加，并网太阳能光伏发电的应用比例快速增长已成为光伏技术的主流应用、光伏发电的主导市场。
同时，晶体硅光伏电池技术将持续进步，研发薄膜光伏电池技术加快了。晶体硅光伏电池的进步主要体现在电池效率不断提高电池硅片的厚度持续下降，电池生产厂的单厂生产规模不断扩大；而在薄膜光伏电池研发取得新的发展，并积极推进生产线和示范项目的建设。由于近年来薄膜电池的研发工作一直受到重视，积极进行，取得了许多新的进展。2007年薄膜电池在太阳能电池世界总量中的比重上升为9.367%。到2010年，全世界65家薄膜光伏电池生产厂规划形成4000MW薄膜光伏电池的产能。
实际上，影响太阳能光伏发电进入大规模商业应用的主要障碍，是光伏电池和组件的生产成本过高，致使光伏发电的废电成本比火力发电的废电成本高8～10倍。几十年来，在技术进步和生产规模扩大等因素的推动与领导下，光伏组件的成本大幅度下降，从20世纪60年代第一个地面用光伏组件售价1500美元/wp，到2009年，世界光伏组件售价2.5美元/wp。如果技术上有重大突破，组件价格的降低速率会加大。光伏产业和技术的发展促进了光伏组件成本的下降，从而导致了光伏发电成本的下降；2006年世界光伏发电成本为0.25美元/（kw*h）,2010年将为0.14美元/（kw*h）。
对应对日益逼近的石化能源资源逐步走向枯竭，保护人类赖以生存的地球的生态环境；各国都制定并实施一系列鼓励政策，积极扶持可再生能源，特别是光伏发电及风力发电和生物质发电的发展，并制定了各自的光伏发展路线图。世界太阳能光伏发电装机预测目标是：2010年装机总量达到14GW，其中日本，4.8GW；欧洲，3.0GW；美国，3.0GW；中国，0.25GW；其他，2.95GW；2020年装机总量达到200GW，其中，日本，30GW；欧洲，14GW；美国，36GW；中国，1.6GW；其他，91.40GW。根据欧盟委员会联合研究中心（JRC）的预测，到2030年可再生能源将在世界能源结构中占到30%以上，太阳能光伏发电将在世界供应总量中占到20%以上；到21世纪末可再生能源将在世界能源结构中占到80%以上，太阳能发电将在世界电力供应总量中占到60%以上。
3.2不间断电源的技术发展动态
UPS的中文意思为“不间断电源”．是英语“Uninterruptible Power Supply”的缩写。主要起到两个作用：一是应急使用．防止突然断电而影响正常工作：二是消除市电上的电涌、瞬间高电压、瞬间低电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”，改善电源质量，为计算机系统及其他设备提供高质量的电源。随着技术的发展，除了UPS 的种类增加外．高性能、高效率、小型轻量化和智能监控也越来越成为各类不间断电源追求的目标，目前UPS 技术的发展方向主要有：
(1)采用高频软开关技术。软开关技术减小器件应力和发热，提高了工作效率；器件开关频率的提高使动态响应、波形质量等指标大幅度提高的同时也使得装置的体积和重量大大减小。
(2)采用PFC 功率因数校正技术，将UPS输入功率因数提高到相当理想的程度。降低对电网的谐波污染。
(3)电源系统的模块化设计，可提高系统的灵活性，使电源系统的体积、重量大为降低，且系统可方便的采用冗余设计，提高系统的可靠性。
(4)采用高档微处理器和数字信号处理器的数字化控制。数字控制系统集成度高，且具有很强的数据、逻辑运算能力，可以实现一些复杂的先进算法和智能算法。还具有良好的自我诊断功能．能迅速地排除故障，提高其可靠性。
随着计算机网络技术和通信技术的迅猛发展而带动起来的信息产业，对UPS不断提出更高要求。UPS 发展到今天，几乎涉及了当代所有电子技术和信息技术。它不再是电源的一个可有可无的后备装置． 而是成为Internet上不可缺少的部件。随着用户要求的日益提高，高新技术的进一步推动，UPS 也将有更加广阔的应用前景。
4、研究的主要内容及设计成果的应用价值
4.1研究的主要内容
本课题是构建一个市电与太阳能发电协调控制的不间断供电系统。该系统首先通过光电池将太阳能转化为电能，再通过充电控制器控制对蓄电池进行充电，到晚上时利用逆变器把蓄电池里的直流电逆变成交流电，再并入电网；利用不间断电源的控制系统的控制市电与太阳能对负载供电；可以实现白天和夜晚的不间断供电，保证了供电的连续性和稳定性。白天时太阳能转换成光能储存，晚上使用，当能量达到下限时转市电；若白天市电故障自动切换到太阳能，当能量达到下限时报警。
需要研究光电转换效率，变频技术，变频控制技术，逆变器逆变技术，逆变控制技术，不间断电源的控制技术，进行光伏阵列的最大功率点跟踪所采用的算法的选取，以及多功能光伏并网发展技术等问题。
4.2设计成果的应用价值
太阳能是一种取之不尽，用之不竭的环保型能源，不间断电源可以消除市电上的电涌、瞬间高电压、瞬间低电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”，本课题的设计成果可以保证负载的正常供电，也可以减轻能源缺乏和环境问题带来的影响。
5、工作的主要阶段、进度
（1）2009年秋季学期第十一周
接受毕业设计任务书，学习毕业设计（论文）要求及有关规定。
（2）2009年秋季学期第十二周
收集《变频器直流型专用不间断电源的开发与应用》、《电力电子技术》、《变频器基础及应用》、《通用变频器应用技术》、《变频调速系统设计与应用》《一种聚光型太阳能光伏系统的研究》、《多功能光伏并网发展技术研究》、《太阳能光伏发电及其应用》、《太阳能利用技术》、《具有最大功率点跟踪功能的户用光伏充电系统的研究》、《新能源发电技术》、《太阳能光伏发电技术》、《Vision of The Future of The Photovoltaic Industry in JAPAN 》、《几种特殊输电方式的分析比较和展望》、《太阳能光伏发电实用技术》、《电力电子应用技术》、《GRAWAL POWER ELECTRONIC SYSTEMS—THEORY AND DESIGN》等资料。整理主要是有关太阳能发电、不间断电源的资料。
（3）2009年秋季学期第十三周-第二十周
阅读《变频器直流型专用不间断电源的开发与应用》、《电力电子技术》、《变频器基础及应用》、《通用变频器应用技术》、《变频调速系统设计与应用》《一种聚光型太阳能光伏系统的研究》、《多功能光伏并网发展技术研究》、《太阳能光伏发电及其应用》、《太阳能利用技术》、《具有最大功率点跟踪功能的户用光伏充电系统的研究》、《新能源发电技术》、《太阳能光伏发电技术》、《Vision of The Future of The Photovoltaic Industry in JAPAN》、《几种特殊输电方式的分析比较和展望》、《太阳能光伏发电实用技术》、《电力电子应用技术》、《A GRAWAL POWER ELECTRONIC SYSTEMS—THEORY AND DESIGN》，完成开题报告、外文翻译任务。大概了解太阳能发电、逆变器原理、不间断供电电源原理。
（4）2009年秋季学期第二十一周
上交开题报告、外文翻译，交指导教师批阅。
（5）2010年春季学期第一周～五周
阅读、理解、整理《变频器直流型专用不间断电源的开发与应用》、《电力电子技术》、《变频器基础及应用》、《通用变频器应用技术》、《变频调速系统设计与应用》《一种聚光型太阳能光伏系统的研究》、《多功能光伏并网发展技术研究》、《太阳能光伏发电及其应用》、《太阳能利用技术》、《具有最大功率点跟踪功能的户用光伏充电系统的研究》、《新能源发电技术》、《太阳能光伏发电技术》、《Vision of The Future of The Photovoltaic Industry in JAPAN》、《几种特殊输电方式的分析比较和展望》、《太阳能光伏发电实用技术》、《电力电子应用技术》、《A GRAWAL POWER ELECTRONIC SYSTEMS—THEORY AND DESIGN》等资料，并存入电子文档。理解太阳能发电、逆变器原理、不间断供电电源原理。理清设计思路，进行设计。
（6）2010年春季学期第六周～第十一周
完成设计初稿。
（7）2010年春季学期第十二周
修改完善设计，完成设计正稿。全部成果上交；指导教师批阅、评阅。
（8）2010年春季学期第十三周
毕业答辩。
6、最终目标及完成时间
完成太阳能与电能之间的转化，并利用充电控制器控制对蓄电池进行充电，到晚上时利用逆变器把蓄电池里的直流电逆变成交流电，再并入电网，实现白天和夜晚的不间断供电。达到白天时太阳能转换成光能储存，晚上使用，当能量达到下限时转市电；若白天市电故障自动切换到太阳能，当能量达到下限时报警的目标；保证了供电的连续性和稳定性。另外，可达到减轻能源缺乏和环境问题。
完成时间：2010年春季学期第十二周
7、现有的条件和必须采取的措施
现有光电池、变频器、逆变器、不间断电源以及微机等设备，可以完成市电与太阳能发电协调控制实现不间断电源的研究与设计。在设计中必须采取理论研究与实验相结合的措施。
8、协助单位及要解决的主要问题
本课题的完成应解决太阳能与电能之间转化与储存，太阳能与市电的切换实现不间断供电的技术问题，同时，需要得到老师和校实验室的大力支持和帮助。