【正文】 .............................................................................. 20 SPWM 驅(qū)動電路 ................................................................................................................... 20 過零檢測電路 ....................................................................................................................... 22 AD 采樣電路 ........................................................................................................................ 23 4 軟件設(shè)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(hù) ................................................................................................... 37 5 系統(tǒng)制作及調(diào)試 ..................................................................................... 39 硬件調(diào)試 .............................................................................................................................. 39 軟件調(diào)試 .............................................................................................................................. 39 6 結(jié)論 ........................................................................................................ 41 謝 辭 ......................................................................................................... 42 參考文獻(xiàn)： .................................................................................................. 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(wǎng)發(fā)電技術(shù)是針對光伏并網(wǎng)發(fā)電而進(jìn)行研究的的技術(shù)。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(shù)和成本的原因，光伏并網(wǎng)發(fā)電并沒有的大規(guī)模的應(yīng)用。隨著國家加大對光伏產(chǎn)業(yè)的扶持力度，光伏產(chǎn)業(yè)得到了飛速發(fā)展，使光伏發(fā)電的成本進(jìn)一步的降低，達(dá)到了可規(guī)模應(yīng)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(nèi)光伏電站的并網(wǎng) 逆變器 絕大多數(shù)從德國采購， 而其 產(chǎn)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(wǎng)發(fā)電技術(shù)仍然非常必要。 如果結(jié)合飛速發(fā)展的單片機技術(shù)，可以研究出低成本的光伏并網(wǎng)發(fā)電 控制器 ，適合小容量的光伏發(fā)電廠的應(yīng)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(yīng)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(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，人類對能源的需求越來越大，面臨著嚴(yán)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(nóng)作物，侵蝕建筑物；大量的 CO2 加劇了全球的溫室效應(yīng)，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(nèi)生產(chǎn)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(dá)到 20%、 2020 年可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中的比例爭取達(dá)到 16%等一系列目標(biāo) 。 可再生能源 有， 比如太陽能、風(fēng)能、燃料電池、潮汐能、生物能、地?zé)崮艿鹊取Ｏ鄬τ谄渌?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(wǎng)絡(luò)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(yuǎn)程輸變電設(shè)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(zāi)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(jù)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(dāng)然，這個數(shù)據(jù)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(dāng)，各國給 出的預(yù)期有所不同。美國在 20xx 年作出的預(yù)測是大約在 20xx 年將實現(xiàn)平價上網(wǎng)，而德國則在 20xx 年預(yù)測實現(xiàn)平價上網(wǎng)的時間點在 2017 年到 2018 年之間?？傊S著光伏發(fā)電成本的下降，實現(xiàn)平價上網(wǎng)已經(jīng)為期不遠(yuǎn)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(dá)到 。 而我國 20xx 年 的 太陽能電池的安裝量只有 160MWp，僅占全國當(dāng)年產(chǎn)量的 4%，僅占全球當(dāng)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(yīng)用還出于初始階段，離大規(guī)模應(yīng)用還有相當(dāng)長的路路要走。 因此，研究光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)具有廣闊的前景和實際的經(jīng)濟(jì)價值。 第 3 頁 共 50 頁 光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù) 光伏電池的模型 光伏電池相當(dāng)于具有與受光面平行的極薄 PN 結(jié)的大面積等效二極管 因此可以假設(shè)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(jīng)負(fù)載的 電流經(jīng)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(jié)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(wǎng)功率變換技術(shù) 太陽能功率變換器，電路拓?fù)涞倪x擇相當(dāng)重要，因為電路拓?fù)渲饕P(guān)系著效率、成本、安全以及可靠性。常用的電路結(jié)構(gòu)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(shù)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