光伏发电系统设计步骤范文

导语：如何才能写好一篇光伏发电系统设计步骤，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

发展绿色建筑，在我国也逐渐受到了重视，政府就发展绿色建筑不仅确定了战略目标、发展规划、技术经济政策，同时也修改和完善相关法律、法规，保证绿色建筑的构建和推广。以目前广州市为例，广州市白云区、南沙区等区域新建建筑设计项目均最低需满足国家绿色建筑一星级要求。绿色建筑设计规范中，关于“合理采用可再生能源发电技术，发电量不低于建筑用电量的2%”[2]，而太阳能光伏发电系统作为一种可再生能源首先被列入了考虑范围。当前，太阳能光伏发电技术与建筑物相结合研究最多的是光伏建筑一体化系统（BIPV 即Building Integrated Photovoltaic），该系统中光伏组件既要满足光伏发电的功能要求，同时也要兼顾建筑的基本功能及美学要求，光伏组件既被用作系统发电机，又被用作建筑物外墙材料。本文结合工程实例，从建筑电气设计专业的角度阐述、分析绿色建筑中光伏建筑一体化系统（BIPV）的设计思路及发展前景。

1 光伏建筑一体化系统建筑设计要求

1.1一般规定

光伏建筑一体化系统中光伏组件与建筑的集成结合方式，有光电屋顶、光电幕墙、光电采光顶和光电遮阳板等。系统设计需结合建筑、结构等相关专业要求，共同确定系统各组成部分在建筑中的安装位置。安装在建筑物上的光伏组件，满足建筑的使用功能及节能要求、结构安全及使用要求、以及电气安全等要求，并配置带电警告标识及电气安全防护设施，以免出现不必要的触电事故。

此外，光伏建筑一体化系统规划设计需进行太阳能辐射、建筑物、电网等方面的评估。在建筑物上安装该系统不能降低建筑物本身或者是周围相邻建筑物的日照标准；避免周围环境景观、绿化种植及建筑自身的构件投影遮挡投射到光伏组件上的阳光；避免光伏组件对建筑本身或者是周围建筑物群体的二次辐射造成光污染。

1.2建筑专业设计要求

安装光伏组件的建筑部位在冬至日全天日照应不低于3h；并在安装光伏组件的部位采取安全防护措施；满足其所在部位的建筑防水、排水、雨水、隔热及节能等功能要求。

除了以上技术要素之外，光伏建筑一体化系统设计另一至关重要是满足建筑的美学要求，介绍如下两点：（1）建筑物的光影效果，普通光伏组件一般为阻挡视线的布纹超白钢化玻璃，现代建筑屋顶或外墙幕墙如安装光伏组件，对采光会有一定的需求，此时可以采用光面超白钢化玻璃，外加电池板背面的采用普通光面钢化玻璃制作双面玻璃组件（节约成本），即可满足建筑物的功能。（2）光伏组件背面的接线盒及其连接线一般情况下采用明装，容易破坏建筑物的整体协调感，光伏建筑一体化系统中一般将接线盒省去或隐藏起来，此时需考虑旁路二极管保护，可将旁路二极管和所有连接线隐藏在幕墙结构中，同时需做好防雨水侵蚀和防晒措施。

1.3 结构专业设计要求

根据光伏建筑一体化系统的类型，对光伏组件的安装结构、支撑光伏系统的主体结构或结构构件及相关连接件进行相应结构设计。结构设计应与工艺和建筑专业相配合，合理确定光伏组成部分在建筑中的位置。光伏建筑结构荷载取值应符合《建筑结构荷载规范》（GB50009-2010）的规定。

2 光伏建筑一体化系统的设计过程

2.1 光伏发电系统的分类

太阳能光伏系统分类如表1所示：

2.2光伏建筑一体化系统设计原则及步骤

光伏建筑一体化系统的设计在收集当地气候参数的基础上，根据建筑物的使用功能、电网条件、负荷性质和系统运行方式等因素，确定系统为安装型、建材型或构件型。 光伏组件的倾角、数量、安装位置及阴影的设计要和建筑物设计同时进行，因其对光伏建筑一体化的外观影响校大，应尽量做到相互平衡、协调、一体化的设计。简单设计步骤如下：

（1）设计之前收集当地的太阳能辐射以及温度变化等气象数据，当地气象部门太阳能辐射量一般只有水平面的数据，需要根据理论计算换算出光伏板表面的实际辐射量。

（2）建筑设计和电力负荷的确定，决定光伏组件的类型、规格、数量、安装位置、安装方式和可安装面积的场地，同时光伏组件规格及安装面积、安装位置也决定了光伏系统的最大安装容量。

（3）系统的直流汇线箱、逆变器、测量和数据采集系统的设计。

3 光伏建筑一体化系统（BIPV）实例分析

以下通过介绍某绿色建筑项目中应用光伏建筑一体化系统的一个案例，从系统原理、主要设备技术要求、设备安装位置等方面进一步阐述光伏建筑一体化系统在建筑电气设计中的思路及技术要求。

3.1项目概况

该项目为某住宅项目中的配套会所设施，会所总建筑面积5543.23m2，高16.7m，地下室二层，地上三层，主要功能为SPA房、游泳池、办公区、模型展示区、娱乐室等。在设计阶段中，业主要求该会所需达到国家绿色建筑三星、美国leed认证的设计目标。会所负一层设一台500kVA专变变压器，按照绿色建筑优选项要求，发电量不低于建筑用电量的2%，太阳能光伏发电量为10kW设计（基于成本考虑，业主决定按5kW设计），下面光伏建筑一体化系统设计参数均以5kW为设计值。

3.2会所光伏建筑一体化系统图见图1所示。

3.3光伏建筑一体化系统概述

该项目所在地为广东省江门市，地理位置位于东经113.08°，北纬22.58°，年平均气温22.3℃，极端气温最高36.6℃，最低1.4℃，当地水平面年太阳辐射量约为1427.15kWh/m2。本方案设计选用单晶硅BIPV太阳能电池双玻组件，规格为1670mm×1100mm×50mm，单晶硅组件每块功率为235Wp（96片），组件使用寿命不低于20年。组件防护等级不低于IP65，设计安装总数量为24块，光伏组件电池板面积为44.1m2，装机总功率为5640Wp。本系统光伏组件采用可透光型BIPV双玻组件，根据当地气象资料安装角度朝向为南偏西45°，以建筑屋顶结构的方式安装在室外泳池旁休闲凉亭的结构支架上，平铺安装的双玻组件保证了建筑的美观和休闲凉亭的采光效果，同时便于后期的运营维护。

会所光伏建筑一体化系统由光伏组件、直流汇线箱、逆变器、交流配电箱、 监控系统、电缆和相关电气材料等相关附件组成。该系统发电的电力并入会所值班室公共照明箱，在用户侧并网并实现即时发电即时消化，发电提供的电能不足时由市电自行补充。会所光伏建筑一体化系统室内外设备安装如图2和图3所示。

3.4光伏建筑一体化系统中并网逆变器技术要求

光伏建筑一体化系统中并网逆变器为其重要设备。本项目光伏系统采用低压并网的方式运行，光伏阵列产生的直流电流经并网逆变器逆变变成交流电（系统选用小型组串型并网逆变器，安装于值班室内），交流电并入值班室内的公共照明配电箱接入点。

并网逆变器需满足以下主要技术要求：（1）内置电网保护装置，逆变器需具有同期控制功能：实时采集外部电网的电压、相位信号，通过闭环控制，使得系统输出电压和相位与外部电网同步；（2）防孤岛效应功能：外部电网失电后，立即停止供电；电网恢复供电时，并网逆变器并不会立即投入运行，而是需要持续检测电网信号在一段时间内完全正常（系统延时时间2～90s内可调），才重新投入运行；（3）最大功率跟踪技术（MPPT），保证转换效率始终工作在最佳状态，当日照强度和环境温度变化时，光伏电池输出电压和电流呈非线性关系变化时，其输出功率也随之改变，逆变器可以调节光伏组件的发电电流与电压，通过这种调节，使整个光伏系统始终保持在最大功率输出等。

3.5光伏建筑一体化系统防雷设计

系统防雷主要分为防直击雷和防感应雷，防直击雷设计：光伏组件的金属支架及其它金属构件均与避雷带或防雷引下线可靠连接；防感应雷设计：在直流汇线箱及交流配电柜处安装防雷保护装置（直流汇线箱。

3.6光伏建筑一体化监测系统设计

光伏建筑一体化检测系统主要由逆变器来实现，检测系统设计包括采集日照、温度、控制器及风力传感器等设备的数据，通过数据掌握系统的运行情况，自动检测系统存在的问题或故障并予以提示，方便维护人员集中管理所有逆变器及系统维护工作。

本项目在会所大门入口显眼处安装一个51寸大屏幕显示器，可将光伏建筑一体化系统发电的相关信息直观展示出来，诸如实时发电量、直流电流、直流电压、交流电压及电流、历史发电量等，将发电量转化为节能减排的数据，让业主真切感受到光伏建筑一体化系统发电的节能减排效果。

4 光伏发电系统（BIPV）的优缺点及应用前景

近年来，随着中国绿色建筑的不断发展，光伏建筑一体化系统建筑物不断的涌现，但更多只是在地标性工程或示范工程的应用比较广泛，如上海世博会主题馆、高铁上海虹桥站主站楼、深国际园林花卉博览会等等。

与其它能源技术相比，太阳能光伏发电是一种洁净、可再生的发电形式，光伏发电的应用将为子孙后代提供可持续发展的空间；此外，太阳能光伏发电系统的组件可在任何地方快速安装，且无污染，完全干净（蓄电池除外）。当然，太阳能光伏发电系统也存在一定局限性，如受地理分布、季节变化及昼夜交替的天气、建筑成本及造价等因素影响；但光伏发电并未市场化原因，笔者认为其主要制约因素还是建筑成本较高而使开发商放弃使用。但随着国内光伏产业规模逐步扩大、技术逐步提升，光伏发电系统成本也在逐步下降；同时中国政府也就并网、电量收购、补贴、土地政策逐一细化，为分布式光伏项目、电站投资开发提供了多重保障，新能源产业也已上升为国家战略产业，未来五到十年中国光伏发电有望规模化发展。

篇2

关键词：太阳能路灯；原理；系统设计；研究现状；发展趋势

收稿日期：2011-04-18

基金项目：西南交通大学SRTP基金项目资助

作者简介：扈志远（1987―），男，甘肃甘南人，西南交通大学机械工程学院机械设计及理论专业硕士研究生。

中图分类号：IM914 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2011）05-0195-04

1 引言

在当今能源短缺的情况下,各国都加紧了发展光伏的步伐,美国提出“太阳能先导计划”意在降低太阳能光伏发电的成本,将在2015年达到商业化竞争的水平；日本也提出了在2020年达到28GW的光伏发电总量的计划；欧洲光伏协会提出了“setfor2020”规划,预计在2020年让光伏发电达到商业化竞争。在发展低碳经济的大背景下,各国政府对光伏发电的认可度逐渐提高［1］。太阳能路灯作为一种光伏发电应用的产品,具有诸多优点,因此近10年来对它的研究呈现出一种欣欣向荣的局面。

2 太阳能路灯发展历程与国内外研究的现状

1839年法国学者贝克勒尔发现光伏效应,1954年美国贝尔实验室的3位科学家首次制成实用的单晶硅太阳能电池。1958年我国开始研究太阳能电池并于1971年首次将光伏电池成功应用于东方红2号卫星。1973年,各国开始太阳能电池地面应用研究。20世纪70年代初太阳能电池被使用在航标灯上［2］。国内最早报道太阳能的论文是黄一心的《太阳能路灯》,其给出了太阳能路灯的结构图［3］。从20世纪70年代初到80年代末,由于成本高,太阳能电池在地面的应用非常有限。90年代以后,随着成本的降低,太阳能电池向工业领域和农村电气化应用方面发展。随着太阳能路灯被研发成功后,市场应用稳步扩大,国家和地方政府开始制订光伏计划。2002年,国家发改委启动了“送电到乡”项目,使得中国的光伏市场迅速发展起来,总装机容量从2001年的23 500kW迅速增长到2002年的45 000kW,至2003年达到55 000kW。2003～2005年,受德国巨大的市场需求影响,国内光伏企业产能迅速扩展,产量迅速增长［4,5］。2009年提出了《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》、金太阳示范工程等鼓励光伏发电产业发展的政策,2020年的光伏发电目标将从原先的1.6GW提高到现在的20GW,一系列的政策支持和长远规划让中国的光伏发电之路更加宽广。

在光伏发电的应用和安装方面,德、日、美依然是世界上3个最主要的光伏应用市场。2005年全球安装太阳电池组件1 460MW,比前一年增长了34%。德国安装了837MW,比前一年增长了53%；占世界安装量的57%；日本安装了292MW,比前一年增长了14%,占世界安装量的20%；美国安装了102MW,占世界安装量的7%；欧洲其它地区安装了88MW,占世界安装量的6%；世界其它地区安装了146MW,占世界安装量的10%［6］。

3 太阳能路灯结构组成与工作原理

3.1 太阳能路灯结构组成

太阳能路灯主要是由太阳能电池板组件、太阳能蓄电池组、路灯控制器、光源以及灯房灯杆等构成。当输出电源为交流 220V 或110V,还要配置逆变器，其结构系统图见图1。

太阳能电池板是太阳能路灯中的核心部分,有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池及非晶硅太阳能电池等3种。在太阳光充足的东西部地区,采用多晶硅太阳能电池为好,因为多晶硅太阳能电池生产工艺相对简单,价格较低。在阴雨天比较多、阳光相对不足的南方地区,采用单晶硅太阳能电池为好,因单晶硅太阳能电池性能参数比较稳定。而非晶硅太阳能电池一般应用在室外阳光不足的条件下,原因是非晶硅太阳能电池对太阳光照条件要求比较低。蓄电池适用于独立光伏系统,包括铅酸、镍镉、镍氢、充电式碱性、锂离子、锂高分子和氧化还原蓄电池。但被应用于太阳能路灯的蓄电池则主要有铅酸蓄电池、镍镉蓄电池以及大型电容器。蓄电池应与太阳能电池、用电负荷（路灯）相匹配。可用一种简单方法确定它们之间的关系：太阳能电池功率必须比负载功率高出 4 倍以上,系统才能正常工作。太阳能电池的电压要超过蓄电池的工作电压 20%～30%,才能保证给蓄电池正常充电。蓄电池容量必须比负载日耗量高 6 倍以上为宜［7］。大型电容器是一种新型的储能元件,这种元件能够拥有数千法的电容量,性能好,充电时间短。由于超级电容对环境污染少,内阻低,可长期循环使用。所以是目前国内外最被看好的蓄电设备。

光源控制器有多种，包括声控、光控、定时控制等。太阳能路灯的控制形式主要有光控开――光控关、光控开――时控关、时控开――时控关。为了延长蓄电池的使用寿命,必须对它的充电放电条件加以限制,防止蓄电池过充电及深度充电。在温差较大的地方,合格的控制器还应具备温度补偿功能。此外,可以考虑使太阳能电池板对太阳光进行追踪,根据季节、地理位置、1d中太阳强度的变化等来整合控制器,提高太阳能电池板的接收效率。

目前,市场上的主要光源有白炽灯、卤钨灯、荧光灯、紧凑型荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯、陶瓷金属卤化物灯、霓虹灯、LED灯、无极灯等［8］，见表1。

表1 各光源性能参数表

灯房的设计除了要考虑此灯房的大小是否能放下相关的器件外还要考虑灯房是否够结实；灯房是否能够及时驱散光源和各电气部件散发出来的热量；灯房是否达到密封等级,能够防止外界环境的破坏等。灯杆设计时一般考虑材料、灯杆的高度（应根据道路的宽度、灯具的间距、道路的照度标准确定）、支架中心、可调节性等因素。

3.2 太阳能路灯工作原理

白天,在光照条件下,太阳能电池组件产生一定的电动势,通过组件的串并联形成太阳能电池方阵,使得方阵电压达到系统输入电压的要求,经过太阳能路灯专用控制器对蓄电池充电,并将电能储存在蓄电池中。蓄电池充电到一定程度时,控制器内的自保系统动作,切断充电电源。晚上,光照度逐渐降低至一定值后,太阳能电池板的开路电压降低,当控制器检测到这一电压值后,通过逆变器的作用把直流电转换为交流电,使得蓄电池对发光体放电。当蓄电池的电能消耗到一定值后,控制器再次工作控制蓄电池不被过放电,使得蓄电池的放电结束,构成一个循环系统来为路灯供电。

4 太阳能路灯系统设计原则与安装要求

太阳能路灯系统匹配设计关系到系统可靠性和稳定性两大因素,要求太阳能电池发电量和负载耗电量配比合理；耗电量和蓄电池容量配比应满足持续阴雨天数要求且放电深度合理；太阳能电池充电电流和蓄电池容量配比合理；负载放电电流与蓄电池容量配比合理。按电荷分布可分为光伏发电,蓄电池蓄电,灯具耗电3个步骤,这3个步骤中光伏发电随着一年日照量的变化而变化,自然蓄电池的蓄电量也是变化的,而灯具由于控制器的设定耗电是固定的,这就必然会造成有些时候路灯无法正常工作。所以进行系统设计时必须首先计算太阳能电池板组件容量、蓄电池容量、灯具负荷以解决选型问题。

太阳能电池板组件容量设计需因地制宜,根据当地气象条件和地理位置等外界因素来设计。需要的基本数据主要有现场的地理位置,包括地点、纬度、经度和海拔高度等；安装地点的气象资料,包括逐月的太阳能总辐射量、直接辐射量及散辐射量,年平均气温和最高、最低气温。此外,还要考虑到负载和蓄电池的匹配。我国太阳能资源可分为5个地区［8］,应当考虑地区间的差异。具体对电池板串并联后峰值功率与容量的计算方法,文献中方法各异［9,10,11］,有些则直接根据负载需求来计算［10］,有些将日平均辐射量转换为标准光照强度下的日平均辐射时数［11］。笔者认为应根据太阳能电池板实际接收到的太阳能辐射量情况来计算容量,这个过程要考虑地理气候因素,也要考虑实际安装及安装后的一些情况,如倾角、热岛效应、太阳能电池板折旧、转换效率等。此外需保证太阳能电池的工作电压约为蓄电池电压的1.5倍,才能保证给蓄电池正常充电。对于蓄电池选型,一般按照常用的工程设计经验公式来计算［11］。与文献中具体计算方法基本相同。即考虑负载每天需要蓄电池提供的电量、连续阴雨天数、蓄电池放电效率的修正系数、蓄电池放电深度、蓄电池额定电压、效率等。

光源负载设计时主要考虑道路照明标准,根据《城市道路照明设计标准》,城市道路照明设计有明确的照度要求,只有这样才能确保城市道路照明能为车辆驾驶人员以及行人创造良好的视看环境,达到保障交通安全，要求见表2。

表2 城市道路照明设计标准

式中嘉光源的总光通量;N为路灯布置取值;当路灯为相对矩形排列布置时取2,当单侧和交错布置时取1；U为利用系数；K为维护系数；S为灯杆间距；W为路面宽度。在实际设计中还要考虑光源的寿命、每天工作时间、地理气候差异、路灯布置方案等。使用 LED 光源时还要考虑散热问题、大功率 LED灯具必须要有恒流驱动装置等问题［12］。

此外,要选择充电效率高的控制器,具有MCT充电模式的控制器能自动追踪电池板的最大电流,尤其在冬季或光照不足的时期,MCT充电模式比其他高出20%左右的效率。应选择具有两路调节功率的控制器,具有功率调节的控制器已被广泛推广,在夜间行人稀少时段可以自动关闭一路或两路照明,节约用电,还可以征对LED灯进行功率调节。

根据设计原则选定太阳能电池板、蓄电池、光源后,在具体安装时要考虑太阳能电池板安装最佳倾角、灯杆防风强度要求、为保护蓄电池是否需要防雷限制电压、路灯安装高度等问题。安装的基本要求是保证组件为正南朝向、灯具方向与道路横轴一致、灯杆垂直。电气质量的关键在于导线连接,组件接线盒、灯具、蓄电池到控制器的连接导线,除非接入端子,只要线与线对接都必须加锡焊接,或用铜线管压接,再用热缩管密封防护,这样才能降低连接电阻,避免接头氧化增加线路损耗。路灯控制器安装时,端子或导线方向朝下,上端挂接,避免内部漏水时导致电器故障。电池端子连接时涂导电膏后用铜鼻子固定,螺丝拧紧后加环氧树脂密封,以防止氧化腐蚀［12］。

5 太阳能路灯优点、不足及发展趋势

5.1 太阳能路灯优点

太阳能路灯主要优点包括：①节能，太阳能路灯是利用自然界的自然光源,减少了电能的消耗；②安全，市电照明路灯可能存在着由于施工质量、材料老化、供电失常等多方面的原因造成的安全隐患。而太阳能路灯不使用交流电,采用的是蓄电池吸收太阳能,把低压直流转化为光能,不存在安全隐患；③环保，太阳能路灯无污染、无辐射,符合现代绿色环保观念；④高科技含量，太阳能路灯采用智能控制器进行控制,可以根据1d内天空自然亮度和人们处于各种环境下需要的亮度来自动调节灯的亮度；⑤耐用，目前绝大多数太阳能电池组件的生产技术,都足以保证10年以上性能不下降,太阳能电池组件可以发电25年或更长的时间；⑥维护费用低，在远离城镇的边远地区,为了维护或修理常规发电、输电、路灯等设备的费用很高。太阳能路灯只需要周期性的检查和很少的维护工作量,其维护费用比常规发电系统要少；⑦安装组件积木化，安装灵活方便,便于用户根据自己的需要选择和调整太阳能路灯的容量大小；⑧自主供电，离网运行的太阳能路灯具有供电的自主性、灵活性。

5.2 太阳能路灯的不足

成本高,太阳能路灯初期投资大,一盏太阳能路灯总成本是相同功率常规路灯的3.4倍［13］;能量转换效率低,太阳能光伏电池的转换效率约为15%～19%,理论上硅太阳能电池的转换效率可达25%,但在实际安装后,可能因周围建筑物阻挡造成效率降低。目前,太阳电池的面积为110W/m2,1kW的太阳电池的面积大约9m2,这么大的面积几乎不可能在灯杆上固定［14］,所以对于快速路、主干道依然不适用;受地理气候条件影响大,由于依靠太阳来提供能量,当地的地理气候天气状况直接影响到路灯的使用。阴雨天过长就会影响亮灯,导致照度或亮度达不到国家标准的要求,甚至出现不亮灯,成都黄龙溪地区的太阳能路灯则因白天光照不足,导致晚上亮的时间太短;元器件使用寿命和性价比低。蓄电池和控制器的价格较高,且蓄电池不够耐用,必须定期更换,控制器的使用寿命一般也只有3年;可靠性低。由于受到气候等外界因素影响太大,导致可靠性降低。深圳滨海大道上的太阳能路灯则有80%都不能单独依靠太阳光,与重庆大足县迎宾大道相同,均采用了市电双电源供电方式;管理维修困难。太阳能路灯的维护困难,电池板电池板的热岛效应质量无法控制检测,寿命周期得不到保证,且无法统一进行控制管理。可能出现不同时照明情况;光照范围窄,目前所应用的太阳能路灯经中国市政工程协会考察并经现场测定,一般照度范围为6～7m,超出7m以外就会昏暗不清,无法满足快速路、主干道的需要;太阳能路灯照明尚未建立行业标准;环保防盗问题,蓄电池处理不当可能造成环保问题。此外,防盗也是一大问题。

5.3 太阳能路灯发展趋势

提高太阳能电池板转换效率,在电池板材料的研制方面,在传统的3种电池板的基础上,改进其工作能力。以减小电池板体积,提供更大功率,降低电池板价格;对路灯控制器的改进,如采用单片机智能控制、网络化智能控制全部路灯的启闭,实现统一管理［15］。文献中亦有报道采用单片机模式和模拟电路模式;蓄电池的改进,采用超级电容［16,17］,提高蓄电池的寿命、降低成本,减小环境污染。对常规蓄电池的温度修正等改进;采用双电源供电系统［18］,这样可以在快速路、主干道上使用,并提高可靠性;光源的改进,主要是采用新型LED灯具,降低功耗,提高照度、亮度;实现实时追踪太阳光,最大限度地提高太阳能的吸收利用率,目前这方面的研究较多［19］;充分利用风能,目前已有很多这方面产品,如何做到二者合理匹配至关重要;太阳能路灯的整体管理控制,采用计算机控制系统,利用无线控制等方式,对所有太阳能路灯实现统一管理、操作,实现智能化管理;规范产品标准、提高产品质量、实现光伏照明设计和产品系列化。制定太阳能产品质量标准和检侧系统,形成产品系列,提高产品质量。使各地区太阳能路灯、草坪灯等设计和产品规格化,系列化,省去复杂的计算和选型,以便因地制宜安装城市太阳能路灯;制定太阳能路灯设计标准,太阳能路灯设计是新生事物,太阳能电池选择、蓄电池选择、抗风计算等应尽快制定标准,以利提高太阳能路灯设计水平,促进太阳能照明发展;防盗,进一步完善蓄电池等防盗措施等。

6 结语

尽管太阳能路灯依然有许多不足与技术缺陷,但随着低碳经济的到来,各国都十分重视太阳能的利用。据科学家的保守估计,在未来10几年里,太阳能电池的效率将达到20%,同时价格将下降近一半,相关的配套光源及设备的寿命也将大幅提高,控制也将越来越科学,维护也将进一步简化,太阳能将被更深度、更广泛地利用。我们将与同行业人士一起探讨,共同推动产业发展,为我国的节能减排事业出一份力。

参考文献：

［1］ 李胜茂.2010～2015年中国太阳能光伏发电产业投资分析及前景预测报告（上中下卷）［J］.中投顾问,2010（6）:17～18.

［2］ 孟昭渊,高 鹏.太阳能路灯的设置需要因地制宜――浅析太阳能光伏电力与市电互补道路照明［J］.中国照明电器,2010,5（6）:15～20.

［3］ 黄一心.太阳能路灯［J］.太阳能,1984（1）:61～62.

［4］ 赵玉文,王斯成,吴达成,等.中国光伏产业发展研究报告［J］.能源，2004（6）:32～33.

［5］ 吴达成.中国光伏应用及市场化新进展［J］.日用电器，2001（7）：37～38.

［6］ 苗洪利.LED太阳能路灯的优化设计与实现［J］.日用电器，2008（2）：13～14.

［7］ 江 晓.浅谈太阳能路灯［J］.日用电器,2009,8（2）:51～52.

［8］ 欧阳琴.太阳能路灯造型研究［J］.日用电器，2004（6）：111～112.

［9］ 谢永桢.实现太阳能路灯全年100%亮灯的技术方案［J］.照明工程学报,2009,8（2）:133～134.

［10］ 吴国楚.太阳能路灯的工作原理及设计［J］.青海科技,2010,5（2）:114～115.

［11］ 司传涛.双电源太阳能路灯系统的研究［J］.湖北电力，2009（3）:43～44.

［12］ 劳志军.太阳能路灯的应用及分析［J］.上下游,2006（5）:22～23.

［13］ 郭起宏,高京泉,贺孝田.太阳能应用于道路照明的若干瓶颈问题研究［J］.中国照明电器,2010,11（4）:6～9.

［14］ 孟昭渊.太阳能路灯的普及为何困难重重［J］.太阳能，2000（4）:73～74.

［15］ 庞大钧.网络化智能型太阳能路灯控制器的研发［J］.绿色能源，2001（5）:57～58.

［16］ 周 昶,马 磊,吴春泽,等.使用超级电容的太阳能路灯系统的仿真研究［J］.照明工程学报,2010,21（6）:76～81.

［17］ 杨子龙,王环等.基于超级电容器储能的太阳能路灯系统设计［J］.可再生能源,2009,27（3）:59～61.

［18］ 杨桂红,滕为公,王冬梅,等.双光源多时段太阳能路灯［J］. 可再生能源,2006,4（2）:77～78.

［19］ 张翌.基于DSP的太阳跟踪控制系统研究［J］.可再生能源，2005,5（7）:17～18.

［20］ Yuwen Zhao.The present status and future of photovoltaic in China［J］.Solar Energy Materials & Solar Cells,2001,67（9）:663～671.

［21］ Chen Xia,Wen Jinyu.The development and application of the solar lights in Wuhan city［J］.Science,2001,13（7）:271～273.

Review of Application of Solar Street Lights

Hu Zhiyuan,Wang Song,Wang Xiaoyang,He Bin,Ran Shaobo

（National Experimental Teaching Demonstration Center of Basic Machinery at

Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031，China）

篇3

关键词:单片机; 太阳自动跟踪系统; 光学传感器; 步进电机

中图分类号:TN820; TP275文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2010)15-0157-03

Research of Sun Auto-tracking System Based on SCM

DU Yun-feng1,2

(1. College of Electric and Information Engineering, Hunan University of Arts and Science, Changde 415000, China;

2. School of Automation Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China)

Abstract: It is necessary to perform the sun auto-tracking for improving the conversion efficiency of solar photovoltaic systems. A kind of sun auto-tracking system based on AT89C51 single chip microcomputer(SCM) was designed. The program control is adopted to automatically position and correct the solar panels by optical sensors.,In the system, the stepping motor is controlled by SCM. The results of theoretical analysis and design indicate that the automatic tracking of the sun can greatly increase the utilization of solar energy. The system is cheap and reliable, and possesses great practicability.

Keywords: single chip microcomputer; sun auto-tracking system; optical sensor; stepping motor

0 引 言

随着社会经济的快速发展,人类所面临的能源问题越来越突出,太阳能作为一种清洁能源,无疑受到各国的普遍重视[1-3]。在相同条件下,光照强度越大,太阳能电池输出功率越大。因而增大太阳能电池受光面的光照强度,就可增大太阳能电池输出功率。除了提高太阳光电池本身的转换效应和提高蓄电池充放电效应外,对太阳的自动跟踪是太阳光伏发电系统中另一种提高转换效率的有效手段。因此,在太阳能的利用过程中,实施太阳跟踪是很有必要的[4-5]。

对太阳进行跟踪的方法很多,但不外乎为采用确定太阳位置所用的两种坐标系统,即赤道坐标系和地平坐标系,并分为双轴跟踪和单轴跟踪。单轴跟踪已在很多文献作了介绍,本文要讨论的为双轴跟踪。为了叙述方便,在以后的陈述中将两种坐标系下的整个系统统称为太阳能板。

本文采用在地平坐标系下的太阳跟踪及程序跟踪和传感器跟踪相结合的控制方式,即采用程序控制,利用光学传感器对太阳能板做自动定位和误差校正,而通过单片机控制步进电机来实现。单片机利用时钟提供的日期和时间,计算出太阳能板的预期位置,与编码器提供的当前位置比较,输出控制信号。驱动装置根据单片机提供的信号控制俯仰角电机和方位角电机使太阳能板运行至太阳垂直照射点,从而进行跟踪。传感器在太阳能板位置出现误差时进行校正。

1 系统组成

系统由时钟、单片机、驱动装置、编码器、太阳能板和传感器6部分组成。系统的核心部件是传感器和单片机。太阳跟踪系统原理见图1。

图1 太阳跟踪系统原理图

1.1 智能单元与双坐标步进电机控制系统

本文的控制系统选用了AT89C51单片机作为智能单元。AT89C51是一种低功耗、低电压、高性能的8位单片机。片内带有一个4 KB的FLASH可编程、可擦除只读存储器[6-10]。文中所述系统为地平坐标系的双轴自动跟踪控制系统,因此采用双坐标步进电机控制,双坐标步进电机控制就是在x轴方向控制1台步进电机,在y轴方向控制1台步进电机。这2台步进电机同时驱动同一个对象,使对象在一个平面上以任意曲线运动。二维步进电机控制系统原理如图2所示。AT89C51单片机通过P2口输出控制脉冲信号,P2.0～P2.3为一路,P2.4～P2.7为一路,分两路各控制1台步进电机。P3.2～P3.5设置为行程保护开关,作二维步进电机正反向最大行程保护。功率放大电路中采用74LS05将单片机P2口脉冲信号进行放大,经9014控制光电耦合器,隔离后,由功率管DK63驱动步进电机的各相绕组,图中L11,L12即为步进电机的各相线圈。

图2 二维步进电机控制系统电路原理图

1.2 光电传感器

本控制系统中所采用光电传感器为6块相同的硅光电池,其中4块用来制作四象限硅光电池,进行误差校正。2块作为判断光照强弱的信号输出传感器。

太阳跟踪传感器是本系统的关键部件。为了保证太阳能板的受光面始终与太阳光线保持垂直而不发生偏离,采用特制的四象限硅光电池作为太阳跟踪误差校正用传感器。

如图3所示为四象限跟踪太阳传感器原理图。当光轴对准太阳时,光斑的中心在光轴上。四个象限接收到相同的光功率,输出相同的电压信号。当光轴未对准太阳时即太阳光与光轴成一角度θ时,光线经光学系统照射到四象限光电池上形成的光斑必然发生偏移即(x≠0,y≠0)。由于各象限的光功率与各象限的光斑面积成正比,每个象限被光斑覆盖的面积不同,因此各象限光电池产生的电压不尽相同。根据上述将Vx,Vy进行模数转换,然后送入单片机。单片机通过驱动设备可控制俯仰角电机和方位角电机转动,直到Vx=Vy=0,即x=0,y=0,则表明系统光轴已经对准太阳,根据以上原理即可对太阳能板位置误差进行校正。

判断光强信号传感器由两块光电池组成,一块接受太阳辐射,另外一块受光面背光。如图4所示,前一块光电池的作用是:判断太阳直射辐射的强度,在直射辐射较弱时不启动跟踪程序,从而避免多云天气的盲目跟踪。后一块光电池的作用是当长时间阴天或多云转晴后太阳重新出现时,判断太阳直射辐射的强度,来决定是否启动跟踪程序。

图3 太阳跟踪传感器工作原理图

图4 判断光强信号传感器

1.3 采样保持与A/D转换电路

本系统选用的A/D转换为MAXIM公司生产的MAX186转换器,是串行输出CMOS芯片。其转换速度快,精度高,耗电省,接线简单,适用于各种仪器仪表和自动控制系统中的数据采集。MAX186转换器自带有采样保持器,因而系统不再设计采样保持电路。而且与AT89C51为串行连接,接口电路如图5所示。

图5 AT89C51与MAX186接口电路图

1.4 时钟芯片DS1302

DS1302与AT89C51单片机接口采用3线(RST,SCLK和I/O)连接,AT89C51为主芯片负责控制2芯片之间的数据通讯。RST为数据通讯的使能信号,为0则允许通讯;为1则禁止通讯。SCLK为数据通讯的位同步脉冲信号,I/O是双向串行数据传输线。RST,SCLK都是单片机发出的控制信号,如图6所示。

2 软件设计

本文介绍的控制系统的软件设计采用了结构化、模块化的程序设计方法。主程序初始化完毕之后,即进入等待状态,单片机控制运行交由中断服务程序控制。所需完成的功能主要由子模块实现。各部分独立完成┮欢í的功能,又有机的结合为一个整体,完成所要求的控制任务。

图6 DS1302与单片机的接口电路

程序的结构如图7所示。主程序包括初始化、最初的A/D转换程序。整个程序周期里,初始化程序只在主程序第一次执行时执行一次。初始化之后,进行最初A/D转换,实际上等于对A/D转换滤波器置初始值。

图7 程序结构图

2.1 定时器1溢出中断服务程序

定时器1溢出中断服务程序包含多个模块,先后在一个T1溢出周期内执行完毕。这些模块包括:控制算法、控制量输出、A/D转换、转换结果处理和分析、异常处理等部分。通过每次T1溢出,周期性的采样、反馈比较、调整、输出,从而实现控制策略。

2.2 控制算法

编制控制算法子程序包括以下几个步骤:计算当前期望位置;计算补偿通道输出值;计算当前实际位置;计算误差和误差通道输出值;补偿通道输出值和误差通道输出值相加。

2.3 控制量输出

单片机输出的控制量为脉冲输出,脉冲量的输出可以通过软件定时器,规定脉冲输出的间隔时间,从而规定了脉冲输出的频率。

2.4 A/D转换及其转换结果处理和分析

虽然硬件上对模拟输入进行了低通滤波,但是仍然会有一些因素可能造成模拟输入量出现较大的误差。为了防止这种情况的发生,需要进行软件滤波,即数字滤波处理。数字滤波有许多优点:

(1) 数字滤波器是由程序实现的,不需增加硬件设备,数字滤波可以有多个输入通道共用,因而成本低。

(2) 数字滤波由程序实现,不需要硬件设备,因而可靠性好,稳定性高,不存在阻抗匹配问题。

(3) 数字滤波使用灵活,修改方便。

而本文采用了算术平均值滤波方法。

2.5 异常处理

程序运行中会发生多种异常情况,有些可以通过检查输入数据判断,而有一些情况系统可以自行校正。

光电传感器误差信号超出死区也应视为异常情况。可能的原因是出现了一干扰光源或太阳能板与太阳位置发生偏离。为了避免在多云情况下的盲目跟踪,如果辐射强度没有达到特定值,则对于误差信号超出死区不作任何操作。太阳能板与太阳位置发生偏离的情况下,系统有能力自动的回复运行状态。

在每次定时器T1中断时,系统都检查控制字。当控制字表明系统在校正状态时,输出控制量的值由预期位置量和光电传感器误差信号共同计算产生。

3 结 语

系统采用特制的四象限硅光电池作为太阳跟踪误差校正用传感器,并且采用AT89C51单片机作为智能单元,可以实现成本较低的全自动太阳跟踪系统。系统具备较好的稳定性,并能够达到相当好的精确度和灵活性。理论分析和设计结果表明,本方法可以满足太阳跟踪控制的要求。

参考文献

[1]李安定.太阳能光伏发电系统工程[M].北京:北京工业大学出版社,2001.

[2]张嘉英.光伏发电自动跟踪系统[M].呼和浩特:内蒙古工业大学出版社,2007.

[3]张东煜,宁铎,韩讲周,等.一维驱动二维跟踪太阳自动跟踪系统设计[J].微计算机信息,2006,22(22):158-160.

[4]吴忠军.基于DSP的太阳能独立光伏发电系统的研究与设计[D].镇江:江苏大学,2007.

[5]吴静.太阳自动跟踪系统研究[D].重庆:重庆大学,2008.

[6]陈一中.太阳能热光伏发电系统研究[D].南京:南京理工大学,2009.

[7]余永全.ATMEL89系列单片机应用技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002.

[8]胡乾斌,李光斌,李玲,等.单片微型计算机原理与应用[M].武汉:华中理工大学出版社,1996.

篇4

关键词：电力仿真软件；电力电子技术；仿真效果；软件选择

作者简介：冯兴田（1978-），男，山东广饶人，中国石油大学（华东）信息与控制工程学院，讲师；王艳松（1965-），女，山东蓬莱人，中国石油大学（华东）信息与控制工程学院电气工程系主任，教授。（山东 青岛 266580）

基金项目：本文系中国石油大学（华东）教学改革项目（项目编号：JY-A201210）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）13-0065-02

“电力电子技术”课程作为电力学、电子学和控制理论的交叉学科，是电气工程专业非常重要的必修课。随着电力电子器件的迅速发展，变流技术的发展也是日新月异，使得“电力电子技术”在电气类本科教学中的地位和作用越来越突出。然而，该课程涉及的内容较多且复杂，并在不断更新，如何能够让学生较快、较好地掌握所学内容成为教师们面临的一大难题。

电力仿真软件走进“电力电子技术”的教学课堂在很大程度上有效地解决了这一难题。电力仿真软件通过数字仿真实现电力电子电路的分析、设计、调试等，直观的仿真结果给学生带来了浓厚的学习兴趣，并为将来的电路设计、科学研究打下一定的基础，因为小到本科学习中的基本实验、毕业设计，大到科研中的课题研究、设备装置的开发，通常都要通过仿真结果提供实验参数的参考依据。然而，面临众多电力仿真软件，如何根据实际情况进行合理的选择成为另一难题。本文将通过分析“电力电子技术”教学中常用的几种电力仿真软件提供合理选择的依据。

一、常用电力仿真软件

“电力电子技术”教学中常用的电力仿真软件主要有以下几种：MATLAB、PSIM、PSpice、PSCAD。MATLAB是主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境，功能全面，能够用于各个行业的建模仿真分析。MATLAB最重要的组件之一Simulink提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。其中，电力系统Power System工具箱包含的模组侧重电力系统方面的建模仿真，而电力电子元件模组则是专门针对电力电子电路的仿真设计的。

PSIM是针对电力电子领域以及电机控制领域的仿真应用包软件。它具有仿真高速、用户界面友好、波形解析等功能，为电力电子电路的解析、控制系统设计、电机驱动研究等有效提供强有力的仿真环境。

PSpice软件具有强大的电路图绘制功能、电路模拟仿真功能和图形后处理功能等，以图形方式输入，自动进行电路检查，生成图表，模拟计算电路。它不仅可以用于电路分析和优化设计，还可与印制版设计软件配合使用，实现电子设计自动化，并且适用于“电力电子技术”课程的计算机辅助教学。

PSCAD可以较为简单地模拟复杂电力系统，包括直流输电系统和其相关的控制系统，并能够显著地提高电力系统电磁暂态模拟研究的效率。它还可通过联合使用实时数字模拟器RTDS硬件来开发模拟器，用以模拟包含高压直流输电系统的大型互联电力系统。

二、常用电力仿真软件的特点

比较分析上述几种电力仿真软件的性能及其在“电力电子技术”教学中的实际仿真应用情况，其特点如下：

1.图形界面友好，操作简单易用

通过拖曳相应的功能模块，按照电气联结关系进行连接，操作过程非常简单，而且紧密结合“电力电子技术”的内容，只要具备基本的计算机软件操作水平和电力电子技术知识就很容易上手。

2.建立仿真工程的步骤类似

采用这些软件进行仿真工作，其基本步骤主要包括：建立仿真工程文件、放置电路元件、设置元件参数、电气连接元件、设定仿真步长和仿真时间等参数、运行仿真操作、观察各点波形结果、分析仿真数据等，使用过程大致相同。

3.节省时间和仪器设备

进行实际电路设计之前，先采用这些软件进行设计分析，可以随意设置电路参数、更换电路元件，并在软件中反复调试、“实验”，简化实际电路操作中的一些步骤，大大缩减电路设计人员的设计周期；通过采用软件中的功能元件还可省去一些测量仪器的使用，并能够避免实际电路实验中的元器件消耗，能够尽可能接近实际电路的雏形。

4.软件升级迅速及时

仿真软件的产品升级紧跟科技的发展。诸如，随着新能源的快速发展，这些仿真软件中也及时增加了风机、光伏发电等模型，满足广大科技工作者的使用。而且，软件版本也在不断升级换代，各个方面针对用户在不断完善。

三、常用电力仿真软件选择与应用

综合分析上述几种电力仿真软件的特点，结合多年来在“电力电子技术”教学中的仿真应用实践，总结了几点区别，以期提供选择和应用合适软件的依据。

1.元件模型及参数设置

这四种软件的元件模型不尽相同，特别是对于一些较为复杂的元件，诸如变压器、晶闸管等，其仿真过程中的暂态变化曲线并不一致。而且，其参数设置也不尽相同，MATLAB/Simulink里的元件参数设置较为细致全面，尤其是对于“电力电子技术”中涉及的晶闸管、IGBT等大功率器件，对它们本身的性能参数有详细的设置，比如器件的上升时间、下降时间等，因而MATLAB/Simulink常用于仿真一些暂态响应过程，比如变压器的磁饱和特性、晶闸管的强制关断过程、状态切换的暂态响应等。其余几种软件主要适用于仿真一些常用的电力电子电路，诸如整流电路、逆变电路、DC/DC变换电路等，对于元件本身性能参数没有严格的要求，或者说主要用于仿真电力电子电路的稳态响应过程。

2.具体仿真操作

在实际的仿真操作中，几种软件也略有差异。像连接元器件的方式上，MATLAB/Simulink的元件大多具有输入输出顺序，要根据元件在电路中的位置选择合适的元件。如果选择不正确，元件之间不会实现电气连接，搭建电路的过程相对复杂。而其他几种软件的连接方式较为简单，通常元件都可实现电气连接，当然，这就需要用户自己判断元件之间的电路连接关系了。另外，各种软件的波形显示窗口、数据文件处理、波形拷贝使用、波形暂态特性、特殊功能部件、THD及损耗测量等只是细节的操作不同。特别指出的是，鉴于MATLAB在数据处理方面的强大功能，而有些软件的仿真波形不适合在文章中使用（比如清晰度不够、横纵坐标难设置等），用户可采用其他软件进行仿真工作，最后生成数据文件之后再将该数据文件导入MATLAB进行数据处理，以得到较好波形效果和处理操作，也不失为一种方法。

3.仿真精度、速度和准确度

仿真精度与仿真步长有直接的关系，各软件的步长设置定义不尽相同，因而仿真精度难以直接比较。然而，MATLAB/Simulink里可以选择不同的数学算法，从某种程度上讲，其仿真精度较高；而且，MATLAB也是各行业较为认可的仿真软件之一。从仿真速度来讲，针对“电力电子技术”中的电路，通常情况下PSIM和PSCAD的仿真速度相对较快一些，其次是PSpice，当然，这也跟用户搭建电路的风格特点以及实际情况有关。而MATLAB/Simulink如果采用图库的电路元件按照实际电力电子电路搭建电路仿真，速度会很慢。如果自己建立数学模型仿真，速度会很快。比如，在一个具有光伏发电、风力发电、传统同步机发电源的电网系统中，包含了“电力电子技术”中的整流器、逆变器、DC/DC变换器等典型电力电子电路。如果采用图库中的大功率器件晶闸管、IGBT等搭建电路实现整流器、逆变器、DC/DC变换器时，仿真速度会大大降低；若自己建立整流器、逆变器、DC/DC变换器的数学模型或者采用向量模型进行仿真时，速度会大幅提高。当然，这就增加了建立数学模型的过程，读者可根据实际情况选择。另外，对于仿真确定的参数虽然可以提供实际电路参数的依据，但与实际电路参数之间还是有一定的差距，还需要综合分析比较计算数据、仿真数据和现场实际情况来定，当然最终还需要实验来验证，但这毕竟大大减小了实验的风险和不确定性。

4.复合功能和应用领域

Simulink 依托于MATLAB，能够利用MATLAB强大的数据处理功能并结合其他的功能函数等进行电力电子电路的仿真，复合功能相对丰富，应用领域也更宽广，而且易于实现与其他设备、软件的衔接。比如RTLAB仿真系统就将实际功率设备通过MATLAB进行衔接控制，实现实时仿真。PSIM仿真系统不只是回路仿真单体，还可以和其他公司的仿真器连接，为用户提供高开发效率的仿真环境。例如，在电机驱动开发领域，控制部分用MATLAB/Simulink实现，主回路部分以及其周边回路用PSIM实现，电机部分用电磁界解析软件JMAG实现，由此进行连成解析，实现更高精度的全面仿真系统。PSpice集成度高，集成了许多仿真功能，如直流分析、交流分析、噪声分析、温度分析等；而且，PSpice程序采用改进节点法列电路方程，用牛顿-莱普生方法的改进算法进行非线性分析，用变节步长的隐式积分法进行瞬态分析，在求解线性代数方程组时采用了稀疏矩阵技术，大大提高了仿真结果的准确性。PSCAD则适用于富含电力电子电路的复杂电力系统，包括现今发展迅速的高压直流输电系统及其相关控制系统、含有各种分布式能源的大型互联电力系统等等。

5.故障模拟与功率器件性能

对于初学“电力电子技术”的同学来说，搭建实际电力电子电路实验容易带来一些问题，如触发脉冲不合适带来的功率器件上下直通现象、功率器件耐压耐流参数选择不合适等都会带来器件的损坏、系统的崩溃。通过采用仿真软件仿真可以事先发现这些问题，及时解决。从另一方面说，学生亦可借助电力仿真软件进行故障模拟，直观地观察波形变化情况，注意出现的问题，强化认识，比如可以人为设置IGBT等功率器件的直通现象、耐压参数、击穿电流等，通过观察各点波形变化情况，达到教学与实践结合的效果。这种故障模拟和器件性能测试方面的仿真通常通过MATLAB/Simulink实现，能够达到较好的仿真观察效果。

“电力电子技术”教学中可参考上文对学生给予指导，可以先介绍简单易操作的软件，如PSIM、PSCAD等，结合各种软件的特点与适用范围，针对不同的仿真对象和问题进行适当的选择，也可以多种软件结合使用，效果更佳。

四、结语

电力仿真软件在“电力电子技术”教学中发挥重要的作用，有针对性地选择电力仿真软件可以提高仿真速度、精度及准确度。本文通过详细分析比较常用的四种电力仿真软件的特点和适用领域，结合教学仿真中的一些实际问题与使用操作，给出了它们具体应用的选择依据。

参考文献：

[1]陈建业.电力电子电路的计算机仿真[M].北京：清华大学出版社，2003.

[2]飞，叶文.MATLAB 仿真软件在“电力电子技术”教学中的应用[J].中国电力教育，2010，（3）：85-87.

[3]孙佐.基于PSCAD/EMTDC 的电力电子技术仿真教学[J].池州学院学报，2009，（6）.