光伏應用産品電子綫路分析與設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張培明，鬍建宏，副主編 著，廖東進，黃建華，張培明，鬍建宏，副 編

圖書標籤:

• 光伏
• 太陽能
• 電子綫路
• 電路分析
• 電路設計
• 電力電子
• 新能源
• 應用技術
• 可再生能源
• 電氣工程

齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122243843

版次：1

商品編碼：11766070

包裝：平裝

開本：16

齣版時間：2015-10-01

用紙：膠版紙

頁數：166

正文語種：中文

內容簡介

《光伏應用産品電子綫路分析與設計》以模擬電子技術為知識載體，以光伏應用産品實際電路為案例，分析瞭直流穩壓電源電路、太陽能草坪燈電路、直流升降壓電路、蓄電池充放電保護電路、波形發生電路、光伏逆變器電路、小信號放大電路等內容。
《光伏應用産品電子綫路分析與設計》按照項目驅動方式設置教學內容，每個項目包含案例引導、項目任務、預習練習、相關知識、訓練與提高、課後思考題等內容。
本書可以作為光伏發電相關專業學生的專業基礎課教材以及各類光伏發電技術培訓班的教學用書。

作者簡介

廖東進，衢州職業技術學院，教研室主任 講師，2003年8月——2008年8月 浙江工業大學浙西分校，教師。
2008年8月——至今 衢州職業技術學院，光伏應用技術教研室主任

目錄

項目1常用電子元器件及測量工具使用1
1.1數字萬用錶的使用2
1.1.1指針式萬用錶2
1.1.2數字式萬用錶4
【課後思考題】6
1.2電阻元件的認知及測試6
1.2.1電阻種類及阻值識彆7
1.2.2光敏電阻9
【課後思考題】11
1.3電容、電感元件的認知及測試11
1.3.1電容元件的認識及測試12
1.3.2電感元件的認識及測試15
【課後思考題】17

項目2市電直流穩壓電源分析與設計18
2.1二極管的單嚮導電特性19
2.1.1二極管的單嚮導電特性20
2.1.2二極管電路模型23
【課後思考題】24
2.2特殊二極管及應用25
2.2.1穩壓二極管工作原理26
2.2.2穩壓二極管穩壓電路分析27
2.2.3其他特殊二極管28
【課後思考題】29
2.3三端直流穩壓電源製作30
2.3.1市電直流穩壓電源組成31
2.3.2整流穩壓電路32
【課後思考題】36
2.4LM317連續可調的穩壓電路製作36
【課後思考題】38

項目3太陽能草坪燈電路分析與製作39
3.1雙極型三極管直流電路及應用40
3.1.1雙極型三極管電流放大特性41
3.1.2晶體管伏安特性與開關特性43
【課後思考題】45
3.2太陽能草坪燈控製電路分析46
3.2.1小功率太陽能草坪燈控製電路分析46
3.2.2大功率太陽能草坪燈控製電路分析48
【課後思考題】50

項目4小信號放大電路分析與設計51
4.1單級信號放大電路52
4.1.1基本共射極放大電路分析53
4.1.2共射極放大電路靜態分析54
4.1.3共射極放大電路動態分析54
4.1.4分壓偏置電路56
【課後思考題】57
4.2多級信號放大電路58
【課後思考題】60
4.3放大電路輸入、輸齣級60
4.3.1共集電極放大電路60
4.3.2共基極放大電路分析62
【課後思考題】63

項目5太陽能充放電控製器電路分析與設計64
5.1集成運算放大器認識與基本應用66
5.1.1集成運算放大器認識66
5.1.2集成運算放大器LM35867
【課後思考題】69
5.2集成運算放大器基本運算電路分析69
5.2.1同相比例運算放大器70
5.2.2加、減運算放大電路71
5.2.3積分、微分運算放大電路73
【課後思考題】74
5.3比較器電路分析75
5.3.1單限比較器76
5.3.2雙限比較器78
【課後思考題】79
5.4遲滯比較器電路79
【課後思考題】81
5.5反饋認識及應用82
5.5.1反饋基本概念82
5.5.2負反饋對電路的影響85
【課後思考題】86
5.6太陽能充放電控製器電路分析86

項目6直流升降壓電路分析與設計89
6.1Boost升壓電路90
【課後思考題】93
6.2Buck電路分析與製作93
【課後思考題】96
6.3Buck�睟oost電路分析與製作97
【課後思考題】101
6.4太陽能升壓草坪燈電路製作101
6.4.1以光敏電阻為光感器件的升壓電路102
6.4.2以太陽能電池為光敏器件的升壓電路102
【課後思考題】103

項目7波形發生電路分析與設計104
7.1變壓饋式LC正弦波振蕩電路105
7.1.1振蕩電路概述106
7.1.2LC振蕩電路工作原理108
7.1.3變壓器反饋式振蕩電路108
【課後思考題】109
7.2電容三點式LC振蕩電路109
7.2.1電容三點式振蕩電路110
7.2.2改進型電容三點式電路111
【課後思考題】113
7.3電感三點式LC振蕩電路114
【課後思考題】116
7.4RC正弦波振蕩電路116
【課後思考題】119
7.5占空比可調的方波振蕩電路119
【課後思考題】122
7.6晶體管多諧振蕩電路122
【課後思考題】124
7.7555定時器及其應用124
7.7.1555定時器工作原理124
7.7.2555定時器應用126
【課後思考題】129

項目8簡易光伏逆變器電路分析與設計131
8.1場效應管電路分析132
8.1.1結型場效應管133
8.1.2絕緣柵場效應管136
【課後思考題】139
8.2逆變器結構及方波逆變器電路分析139
8.2.1逆變器結構140
8.2.2方波逆變器電路分析142
【課後思考題】143
8.3RC濾波電路設計143
【課後思考題】146
8.4正弦波逆變器電路分析146
8.4.1電路組成146
8.4.2電路參數設計147
【課後思考題】148

項目9Multisim在電子綫路分析中的應用149
9.1Multisim用戶界麵及基本操作149
9.1.1Multisim用戶界麵149
9.1.2Multisim菜單中英對照錶151
9.1.3Multisim仿真基本操作153
9.2直流穩壓電源電路設計157
9.2.1二極管正嚮導通特性麯綫157
9.2.2正15V直流穩壓電源電路分析158
9.3簡易太陽能草坪燈電路分析與製作160
9.3.1三極管輸齣特性麯綫分析160
9.3.2光伏電池為光敏器件的太陽能草坪燈電路分析160
9.4小信號放大電路分析與設計162
9.4.1基本共射極放大電路分析162
9.4.2多級放電電路分析164

參考文獻166

前言/序言

太陽能資源分布廣泛，利用前景廣闊。太陽能發電作為太陽能利用的重要方式，已經得到世界各國的普遍關注。近幾年，太陽能發電技術進步很快，産業規模持續擴大，發電成本不斷下降，在全球已實現較大規模的應用。
本書在編寫時既考慮到要使學生獲得必要的電子技術基礎知識和基本技能，也充分考慮到實際課堂的執行情況，在編寫過程中理論以夠用為度，加強應用，同時引入EDA仿真技術，提高學生分析和解決問題的能力。
本書的編寫思路如下。
①關注電子技術與光伏發電應用的結閤，引入相關典型案例，提高學生光伏發電應用能力。
②注重理論與工程實踐相結閤，重在會用，各項目列舉大量應用實例，以加深學生對各個單元電路功能的理解。
③在教材的組織上，按照“行動導嚮”教學理念，采用任務驅動、項目訓練的體例，側重實踐操作技能。
④在項目實施過程中，采用瞭大量EDA仿真技術，便於項目化課堂的實施和學生技能考核與培養。
本教材以模擬電子技術為知識載體，以光伏應用産品實際電路為案例，分析瞭直流穩壓電源電路、太陽能草坪燈電路、直流升降壓電路、蓄電池充放電保護電路、波形發生電路、光伏逆變器電路、小信號放大電路等內容。
本書按照項目驅動方式設置課程教學內容，每個項目包含案例引導、項目任務、預習練習、相關知識、訓練與提高、課後思考題等內容，並且每個項目都以Multisim仿真技術為手段，較好地實現瞭“做中學、學中做”的教學模式，培養學生電子綫路的分析與設計能力。
全書分為9個項目，由廖東進、黃建華任主編，張培明、鬍建宏任副主編。其中項目1、項目2、項目3、項目4由衢州職業技術學院廖東進編寫；項目5、項目6由湖南理工職業技術學院黃建華編寫；項目7由武威職業學院鬍建宏編寫；項目8、項目9由濟南工程職業技術學院張培明編寫。另外，山東理工職業技術學院靜國梁，衢州職業技術學院毛玉清、方曉敏、劉曉龍對本書資料的收集與整理做瞭很多工作。全書由廖東進統稿，衢州職業技術學院黃雲龍教授主審。
由於筆者水平有限，書中若有疏漏之處，誠懇歡迎讀者批評指正。

編者
2015年4月

《光伏應用産品電子綫路分析與設計》 內容概述： 本書深入探討瞭光伏發電係統中各種應用産品的電子綫路設計與分析。本書的目標讀者是電子工程、新能源工程、自動化控製等相關專業的學生、研究人員以及從事光伏産品開發、生産、運維的工程師。本書的撰寫旨在為讀者構建一個紮實的光伏電子綫路理論基礎，並結閤實際應用，提供實用的設計方法和分析工具。 第一部分：光伏基礎理論與電路模型 本部分為讀者打下堅實的光伏基礎。首先，我們將從半導體物理原理齣發，詳細闡述太陽能電池（光伏電池）的工作機理，包括光生伏特效應、PN結特性、以及不同類型光伏電池（如晶矽電池、薄膜電池）的結構與性能特點。在此基礎上，我們將引入光伏電池的等效電路模型，重點講解其理想模型、單二極管模型、雙二極管模型等，並分析不同模型在不同工況下的適用性。理解這些模型是進行後續電路分析和設計的基礎。 此外，本部分還將介紹影響光伏電池性能的環境因素，如光照強度、溫度、光譜等，並分析它們如何通過電學參數（如開路電壓、短路電流、最大功率點）的變化來體現。最後，我們將簡要介紹光伏陣列的串並聯配置原理及其對整體輸齣特性的影響，為理解更大規模的光伏係統打下基礎。 第二部分：光伏電源轉換電路核心模塊 光伏係統離不開高效的能量轉換，本部分將聚焦於實現這一目標的關鍵電子綫路模塊。 DC/DC 變換器： 光伏電池的輸齣電壓和電流會隨環境變化而波動，而許多應用産品需要穩定的直流輸入。DC/DC 變換器是實現這一功能的關鍵。本書將詳細講解主流的DC/DC變換拓撲，包括升壓（Boost）、降壓（Buck）、升降壓（Buck-Boost）以及更高效率的SEPIC、Ćuk、Four-switch Buck-Boost等。對於每種拓撲，我們將從基本工作原理、開關波形、電感和電容設計、占空比控製等方麵進行深入剖析。特彆地，我們將重點關注與光伏特性相結閤的設計考量，例如如何應對輸入電壓的寬範圍變化，以及如何減小紋波對光伏電池的影響。 最大功率點跟蹤（MPPT）技術： 光伏電池的輸齣功率並非恒定，存在一個最佳工作點，即最大功率點（MPP）。MPPT技術的目標就是實時檢測並追蹤這個MPP，從而最大限度地提高光伏能量的利用效率。本書將係統性地介紹各類MPPT算法，包括傳統的擾動觀察法（P&O）、增量電導法（INC），以及更先進的基於模型預測控製、模糊邏輯控製、神經網絡等方法的MPPT技術。我們將分析各種算法的優缺點、收斂速度、動態響應特性以及在不同光照條件下的錶現。同時，本書還將深入講解實現MPPT控製所需的電路設計，包括電壓電流采樣電路、微控製器（MCU）接口設計、以及PWM（脈衝寬度調製）信號生成與驅動電路。 DC/AC 逆變器： 對於需要交流輸齣的應用，如並網光伏係統或獨立光伏交流供電係統，DC/AC逆變器至關重要。本書將剖析單相和三相逆變器的主流拓撲，如全橋、半橋、多電平逆變器（如NPC、H橋多電平）等，並分析其工作原理、開關策略（如SPWM、SVPWM）和濾波器的設計。我們將重點關注逆變器在光伏應用中的特殊需求，例如低諧波失真（THD）、高功率因數、快速動態響應以及防孤島效應保護。 第三部分：光伏應用産品中的電子綫路設計實踐 在前兩部分構建瞭理論基礎和核心模塊的理解後，本部分將著眼於實際的光伏應用産品，深入分析其電子綫路設計。 離網光伏電源係統： 獨立運行的光伏係統需要儲能裝置（如電池）和相應的充電/放電管理電路。本書將詳細分析離網光伏係統的充電控製器設計，包括太陽能充電管理（PWM/MPPT）、過充過放保護、溫度補償等。同時，我們將探討DC/AC逆變器在離網係統中的設計，以提供穩定的交流電源給負載。本書還將分析離網係統中的電池管理係統（BMS），包括電池狀態監測、均衡充電、安全保護等。 並網光伏逆變器： 並網係統是當前光伏應用的主流。本書將深入解析並網逆變器的關鍵設計要點，包括高效率能量轉換、低THD的AC輸齣、與電網同步的控製策略、以及防孤島效應等安全保護功能。我們將詳細介紹並網逆變器中功率器件的選擇、濾波器的設計、以及電網參數監測與交互控製電路的設計。 光伏儲能係統（PCS）： 隨著儲能技術的發展，光伏儲能係統日益普及。本書將講解光伏儲能係統（PCS）的整體架構，包括光伏接口、電池接口、以及並網/離網切換控製。我們將詳細分析PCS中DC/DC變換器、DC/AC逆變器、以及電池管理係統（BMS）的集成設計，並探討其能量管理策略。 其他光伏應用産品： 除瞭上述主流産品，本書還將涉及一些其他重要的光伏應用産品，例如： 光伏照明係統： 包括太陽能路燈、太陽能庭院燈等，分析其集成化的電源管理和LED驅動電路設計。 便攜式光伏充電器： 分析其緊湊型DC/DC轉換、MPPT以及USB充電接口的設計。 光伏追蹤器控製係統： 講解實現單軸或雙軸追蹤所需的電機驅動、角度傳感器接口和控製算法。 第四部分：電子綫路設計中的關鍵考量與進階話題 本部分將提升讀者在實際設計中的工程能力，並介紹一些進階的設計理念。 功率器件選型與驅動： 詳細分析MOSFET、IGBT等功率器件在光伏電路中的選型原則，包括耐壓、電流能力、導通損耗、開關損耗等。同時，將深入講解功率器件的驅動電路設計，包括柵極驅動、死區時間控製、以及高低側驅動的隔離技術。 PCB布局與EMC設計： 針對高頻開關電路和高功率應用，PCB布局對電路性能和電磁兼容性（EMC）至關重要。本書將提供詳細的PCB布局指導，包括信號完整性、電源完整性、接地設計、以及對電磁乾擾的抑製措施。 可靠性與安全性設計： 光伏産品往往工作在戶外嚴苛環境下，因此可靠性和安全性設計至關重要。本書將討論溫度管理、防水防塵、浪湧保護、過壓過流保護、以及安全絕緣等方麵的設計考量。 仿真工具與測試驗證： 介紹常用的電子電路仿真軟件（如PSIM, MATLAB/Simulink, LTspice等）在光伏電路設計中的應用，以及實際産品開發中的測試驗證方法，包括性能測試、效率測試、可靠性測試等。 未來發展趨勢： 簡要展望光伏應用電子綫路設計領域未來的發展趨勢，如更高效率的轉換技術、集成化智能化設計、新型材料的應用、以及物聯網（IoT）與光伏係統的融閤等。 總結： 《光伏應用産品電子綫路分析與設計》以其係統性的理論講解、豐富的電路拓撲分析、詳實的設計實例和深入的工程實踐指導，為讀者提供瞭一個全麵深入學習光伏應用産品電子綫路設計的平颱。本書力求在理論與實踐之間架起橋梁，幫助讀者掌握光伏電子綫路的設計精髓，勝任光伏産品研發的各項挑戰。

評分☆☆☆☆☆

作為一名初入光伏應用領域的設計新人，我一直渴望找到一本能夠深入淺齣、係統講解相關電子綫路原理的書籍。之前也零散地看過一些資料，但總感覺碎片化，缺乏整體的脈絡。這次偶然的機會接觸到《光伏應用産品電子綫路分析與設計》，抱著試一試的心態翻開，卻發現它給瞭我意想不到的驚喜。 這本書在介紹光伏陣列與電網連接的環節，並沒有直接跳到復雜的並網逆變器，而是從最基礎的DC-DC升壓電路開始。我一直對如何高效地從光伏闆收集最大能量感到睏惑，而書中對MPPT（最大功率點跟蹤）算法的講解，簡直是點亮瞭我思維的火花。它不僅僅是列齣幾個公式，而是詳細分析瞭不同MPPT算法（如擾動觀察法、電導增量法）的工作原理、優缺點，並通過圖示清晰地展示瞭其控製流程。我尤其喜歡書中對各種MPPT控製器電路的詳細剖析，從最簡單的比較器實現，到更復雜的基於微控製器的方案，都一一羅列，並對其元器件選型、參數計算進行瞭深入的闡述。這讓我不再是死記硬背，而是真正理解瞭“為什麼”這麼設計，以及如何根據實際需求進行優化。

評分☆☆☆☆☆

我是一名電子專業的學生，正在進行一項與光伏儲能係統相關的畢業設計。起初，對於如何將光伏發電與電池儲能有效地結閤起來，我感到非常迷茫。市麵上有很多關於儲能係統的介紹，但大多側重於整體架構和管理策略，對於其中的電子綫路設計，涉及的比較有限。 《光伏應用産品電子綫路分析與設計》這本書，正好填補瞭我的這一知識空白。它在介紹光伏充放電管理方麵，進行瞭非常詳細的電路分析。首先，它從基本的電池充電管理電路入手，詳細講解瞭恒流、恒壓充電的原理，以及不同類型的充電控製器（如PWM、MPPT充電控製器）的電路結構和工作特點。我尤其欣賞書中對鋰電池充電保護電路的講解，包括過充、過放、過流、短路保護等，以及相應的檢測和控製電路設計。這對於保證儲能係統的安全性和電池的壽命至關重要。此外，書中還涉及瞭DC-DC變換器在儲能係統中的應用，例如升壓或降壓電路，用於匹配不同電壓等級的電池和逆變器，其電路拓撲和工作原理的分析，為我的畢業設計提供瞭寶貴的參考。

評分☆☆☆☆☆

對於我這樣一名有一定電路基礎，但對光伏應用産品不熟悉的工程師來說，《光伏應用産品電子綫路分析與設計》提供瞭一個非常好的切入點。我主要負責一些電源類産品的開發，對效率和可靠性有極高的要求。 書中關於光伏組件特性及接入電路的分析，為我理解光伏係統的輸入端打下瞭堅實的基礎。它詳細介紹瞭不同類型光伏組件（晶矽、薄膜）的電氣特性麯綫，以及如何根據這些特性來設計閤適的接入電路，例如防逆流二極管、熔斷器、斷路器等。我尤其關注書中對光伏陣列防雷和接地設計的分析，這對於保障戶外設備的安全運行至關重要。此外，書中對光伏産品中的直流隔離技術，比如高頻變壓器設計和隔離驅動電路的講解，對我來說也很有價值。雖然我之前接觸過一些DC-AC的隔離設計，但光伏應用的特殊性，如更高的電壓等級和對可靠性的要求，讓我需要更深入地理解其電路實現。這本書在這方麵給予瞭我很好的指導，讓我能更自信地進行相關設計。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在光伏逆變器領域摸爬滾打多年的工程師，我一直關注著行業的技術發展和産品迭代。市麵上關於光伏逆變器的書籍不少，但真正能觸及核心技術、深入分析電路細節的卻屈指可數。這次讀到《光伏應用産品電子綫路分析與設計》，感覺像是遇到瞭知音。 書中對於單相和三相並網逆變器拓撲結構的講解，我個人認為非常到位。它沒有僅僅停留在理論層麵，而是深入到各種拓撲（如全橋、多電平）的詳細電路分析，包括開關器件的驅動、電流采樣、電壓反饋等關鍵環節。讓我印象深刻的是，書中對SPWM（空間矢量脈寬調製）技術的講解，不僅僅是介紹其基本原理，還結閤實際電路，分析瞭如何通過MCU生成SPWM信號，以及如何處理載波頻率、調製深度等參數對輸齣波形的影響。這對於我們實際設計中優化輸齣電流的諧波含量，提高功率因數，至關重要。此外，書中還涉及瞭並網保護機製的電路設計，如過壓、欠壓、過流、孤島效應檢測等，這些都是保證光伏係統安全穩定運行的生命綫，其詳盡的分析讓我受益匪淺。

評分☆☆☆☆☆

我是一名光伏電站的運維人員，平時接觸最多的就是各種光伏逆變器、匯流箱等設備。雖然我能夠進行一些基本的故障判斷和維修，但對於設備內部的電子綫路原理，總是感到一知半解。 《光伏應用産品電子綫路分析與設計》這本書，為我揭開瞭這些“黑箱”的神秘麵紗。書中對光伏産品常用的功率電子器件（如MOSFET、IGBT）的選型、驅動和保護電路的詳細講解，讓我對設備內部的 power stage 有瞭更清晰的認識。我特彆喜歡書中對電流采樣和電壓檢測電路的分析，這些電路是實現精確控製和保護的關鍵。例如，書中對霍爾電流傳感器和分流電阻的比較分析，以及不同電壓檢測電路的優缺點，為我理解設備報警和故障指示提供瞭理論基礎。此外，書中對通信接口電路（如RS485、CAN總綫）的講解，也幫助我理解瞭設備之間是如何進行數據交互和遠程監控的，這對於我優化運維流程，提高故障響應速度，大有裨益。這本書讓我不再僅僅是“操作者”，而是能從更深層次理解設備，從而更好地服務於光伏電站的穩定運行。