【正文】 .............................................................................. 20 SPWM 驅動電路 ................................................................................................................... 20 過零檢測電路 ....................................................................................................................... 22 AD 采樣電路 ........................................................................................................................ 23 4 軟件設計 ................................................................................................ 25 主程序 ................................................................................................................................. 25 鎖相環(huán)控制算法的實現(xiàn) ......................................................................................................... 26 鎖相環(huán)控制原理 ............................................................................................................ 26 鎖相環(huán)的實現(xiàn) ................................................................................................................ 28 MPPT 控制實現(xiàn) .................................................................................................................... 29 MPPT跟蹤方法 ............................................................................................................. 29 擾動觀察算法法的實現(xiàn) ................................................................................................ 33 SPWM 的算法實現(xiàn) ............................................................................................................... 34 SPWM 算法 .................................................................................................................... 34 SPWM 等面積法算法的實現(xiàn) ........................................................................................ 36 AD 采樣及過流、過壓保護 ................................................................................................... 37 5 系統(tǒng)制作及調試 ..................................................................................... 39 硬件調試 .............................................................................................................................. 39 軟件調試 .............................................................................................................................. 39 6 結論 ........................................................................................................ 41 謝 辭 ......................................................................................................... 42 參考文獻： .................................................................................................. 43 附 錄 ......................................................................................................... 44 附錄 A ......................................................................................................................................... 44 附錄 B ......................................................................................................................................... 45 附錄 C ......................................................................................................................................... 46 第 1 頁 共 50 頁 引 言 低壓直流并網發(fā)電技術是針對光伏并網發(fā)電而進行研究的的技術。相對于其他能源而言太陽 能是取之不盡用之不竭的清潔能源 ，是代替化石能源的理想選擇 。 以前由于技術和成本的原因，光伏并網發(fā)電并沒有的大規(guī)模的應用。隨著國家加大對光伏產業(yè)的扶持力度，光伏產業(yè)得到了飛速發(fā)展，使光伏發(fā)電的成本進一步的降低，達到了可規(guī)模應用的范圍 （如 上海崇明前衛(wèi)村太陽能光伏電站 ） 。 但是， 現(xiàn)在國內光伏電站的并網 逆變器 絕大多數從德國采購， 而其 產品價格高于德國企業(yè)在本國的售價。 因此，研究低壓直流并網發(fā)電技術仍然非常必要。 如果結合飛速發(fā)展的單片機技術，可以研究出低成本的光伏并網發(fā)電 控制器 ，適合小容量的光伏發(fā)電廠的應用。同時，對獨立 光伏發(fā)電也是適用的。這樣就可以可以靈活應用再各種場合。 第 2 頁 共 50 頁 1 緒 論 課題的 背景 及意義 隨著經濟的發(fā)展和社會的進步，人類對能源的需求越來越大，面臨著嚴峻的的能源危機和環(huán)境危機 。 目前所利用的的能源主要是 化石能源 ，而石油、煤炭等化石資源 是 重要的不可再生的 化工原料，不該作為燃料耗盡；另外，正由于化石燃料的利用，釋放了大量的 SO2 和 CO2， SO2 會引起酸雨，影響農作物，侵蝕建筑物；大量的 CO2 加劇了全球的溫室效應，使得全球溫度升高，破壞生態(tài)系統(tǒng)，惡化人類生活環(huán)境。 為此， 我國在 哥本哈根世界氣候大會提出了到 20xx 年實現(xiàn)單位國內生產總值能源消耗比 20xx 年降低 20%左右、到 20xx 年努力實現(xiàn)森林覆蓋率達到 20%、 2020 年可再生能源在能源結構中的比例爭取達到 16%等一系列目標 。 可再生能源 有， 比如太陽能、風能、燃料電池、潮汐能、生物能、地熱能等等。相對于其他 可再生能源 能源，太陽能在發(fā)電利用方面除了具一些獨特的優(yōu)勢： (1) 機動靈活：發(fā)電系統(tǒng)可以按能量需要決定模塊大小，擴容方便； (2) 通用性：發(fā)出的電能并入市電，通過市電網絡傳輸，利用； (3) 可存儲性：太陽能系統(tǒng) 可以加入蓄電池儲存電能； (4) 分布式電源：不但大幅節(jié)省遠程輸變電設備的費用以及線路損耗，而且可以提高整個電力系統(tǒng)的安全可靠性，尤其在抵御自然災害和戰(zhàn)備時； (5) 光伏建筑集成：節(jié)約土地占用以及投入成本，這是太陽能發(fā)電最獨特的地方，也是目前研究的熱點方向。 光伏發(fā)電的成本在逐年下降。據統(tǒng)計， 20xx 年全球光伏發(fā)電的平均成本是 美元 /千瓦時，到 20xx 年，平均成本將下降到 美元 /千瓦時。當然，這個數據不包括企業(yè)的貸款利息以及稅收等費用。至于光伏發(fā)電成本何時能降到與常規(guī)能源發(fā)電成本相當，各國給 出的預期有所不同。美國在 20xx 年作出的預測是大約在 20xx 年將實現(xiàn)平價上網，而德國則在 20xx 年預測實現(xiàn)平價上網的時間點在 2017 年到 2018 年之間?？傊?，隨著光伏發(fā)電成本的下降，實現(xiàn)平價上網已經為期不遠了。 就 20xx 年 ， 全球太陽能電池安裝量為 ， 比上年增長 20%。其中，歐洲市場約占 79%，北美和亞洲市場分別占 %和 %。 其中 ，德國以 的安裝量仍穩(wěn)居世界各國首位。截止到 20xx年年底，全球太陽能電池累計安裝量已達到 。 而我國 20xx 年 的 太陽能電池的安裝量只有 160MWp，僅占全國當年產量的 4%，僅占全球當年安裝量的 %。截止到20xx 年底，我國光伏發(fā)電累計裝機容量也只有 300MW。 就我國的現(xiàn)狀而言，光伏發(fā)電應用還出于初始階段，離大規(guī)模應用還有相當長的路路要走。 因此，研究光伏發(fā)電并網技術具有廣闊的前景和實際的經濟價值。 第 3 頁 共 50 頁 光伏發(fā)電并網技術 光伏電池的模型 光伏電池相當于具有與受光面平行的極薄 PN 結的大面積等效二極管 因此可以假設光伏電池為一個二極管與太陽光電流發(fā)生源所并聯(lián)的等效電路 但由于材料本身具有一定的電阻率 基區(qū)和頂層都不可避免地要引入附加電阻 ， 流經負載的 電流經過它們時 必然引起損耗 在等效電路中 可將它們的總效果用一個串聯(lián)電阻sR 和并聯(lián)電阻shR 以及 PN 結電容 jC 來表示 如圖 所示 圖 光伏電池等效電路 在恒定光照下 對于一個處于工作狀態(tài)的太陽能電池 其光電流 LI 不隨工作狀態(tài)而變化，在等效電路中可將其看作是恒流源。通常情況下 jC 對 I 的影響很小可忽略 則單元太陽能電池的 IV 方程為： shscsoL R IRUA k TIRUqIII ???????? ???? 1])(e x p [ (11) 其中， OI 為二極管的反向飽和電流， cT 為太陽能電池的溫度； A 為二極管因子 。 理想光伏電池的 shR 很大 ， 可近似為無窮大 。 因此在一般性的分析中 ， shs RIRU /)( ? 項可以忽略 。 則方程可簡化為 ： ?????? ???? 1])(e x p [csoL A k TIRUqIII (12) 這樣我們就得到了光伏電池的基本模型。 光伏發(fā)電并網功率變換技術 太陽能功率變換器，電路拓撲的選擇相當重要，因為電路拓撲主要關系著效率、成本、安全以及可靠性。常用的電路結構按有無變壓器分為變壓器隔離型與無變壓器隔離型兩類；按功率變換器的級數又可分為單級式與多級式兩類，基本的電路如圖 所示： 第 4 頁 共 50 頁