【正文】 的逆變技術(shù)已經(jīng)成熟。 the technology of inverter。自從實用性的硅太陽能電池問世以來，世界上很快就開始太陽能光伏發(fā)電的應(yīng)用。自從 1954 年第一塊實用光伏電池問世以來，太陽光伏發(fā)電取得了長足的進步。光伏電池的早期應(yīng)用主要局限于科學(xué)研究及軍事，航空等特殊領(lǐng)域。太陽光照在半導(dǎo)體pn結(jié)上，形成新的空穴電子對，在pn結(jié)電場的作用下，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子由p區(qū)流向n區(qū)，接通電路后就形成電流。太陽能電池組件的轉(zhuǎn)換效率，單晶硅太陽能電池為12%15%，多晶硅太陽能電池為10%13%，非晶硅太陽能電池和化合物半導(dǎo)體太陽能電池是6%9%，由于實驗的限制，我們大多采用第三者。在電路中各太陽能電池組件串通過防止逆流元件相互并聯(lián)連接。美國于1973 年首先制定了政府光伏發(fā)電發(fā)展計劃，明確了近、中、遠期的發(fā)展戰(zhàn)略目標；日本于1974 年開始執(zhí)行“陽光計劃”，投資5 億美元，迅速發(fā)展成為世界太陽能電池的生產(chǎn)大國。充分開發(fā)利用包括太陽能在內(nèi)的可再生能源、實現(xiàn)能源工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重大的戰(zhàn)略意義。在這些地方發(fā)展并網(wǎng)發(fā)電計劃，對于緩解當?shù)氐哪茉簇毞η闆r，提高當?shù)厝藗兩钏接兄鴺O其重要的意義。盡管我國研制太陽能電池始于1958年，中國的光伏技術(shù)經(jīng)過了50年的努力，已經(jīng)具有一定的水平和基礎(chǔ)，但是與世界先進國家相比仍有不小的差距。因此，研究具有電能質(zhì)量調(diào)節(jié)功能的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)有重要意義，其研究主要放在并網(wǎng)逆變器的控制方法上，相同的拓撲電路，采用不同的控制方法能夠產(chǎn)生不同的控制效果。獨立型：沒有與電力公司的配電線并網(wǎng)的系統(tǒng)成為獨立型系統(tǒng)。太陽能電池逆變器交流負載充電控制器直流負載蓄電池圖12獨立型光伏發(fā)電系統(tǒng) 并網(wǎng)型：并網(wǎng)型系統(tǒng)分為逆潮流系統(tǒng)和非逆潮流系統(tǒng)兩種。當電網(wǎng)斷電也沒有太陽光照時，蓄電池等部件提供一定時間的能量供給，而在電網(wǎng)正?；蛴泄庹漳芰枯斎霑r，可對蓄電池補充能量。通常將DC－AC變換電路、控制電路、驅(qū)動及保護電路組成的DC－AC逆變電源稱為逆變器（Inverter）。因此，半橋電路常常用于幾千瓦以下的小功率逆變電源。 由于電流型不太常用，因此對其不作詳細的討論。因此，在大容量、高壓PVS 中，一般使用絕緣柵晶體管（IGBT）作為功率器件；在100kVA 以上特大容量的PVS 中，一般采用門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）作為功率器件。逆變電源中常用的控制電路主要是為驅(qū)動電路提供要求的邏輯和波形，如PWM，SPWM控制信號等。 實際電路中的中間電壓VDC、網(wǎng)壓、并網(wǎng)電流和太陽能電池的電壓電流信號采樣后送至控制板上。我們先來分析一下下面的電路如下圖31電壓型的逆變電路有以下要特點：，或并聯(lián)有大電容，相當于電壓源。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功能量提供通道，逆變橋各手臂都并聯(lián)上反饋二極管。uo波形同圖56b。圖31電壓型單相全橋逆變電路 基波幅值 Uo1m=4Ud/= 311 基波有效值 Uo1== 312uo為正負各180186。交流側(cè)電感Ls包括外接電抗器的電感和交流電源內(nèi)部電感，是電路正常工作所必須的。正偏，180186。q，uo成為正負各為q 的脈沖，改變q 即可調(diào)節(jié)輸出電壓有效值。這時，上下兩橋臂的柵極信號不再是各為108度正偏、180度反偏并且互補，而是正偏的寬度為x,反偏的寬度為306度x，二者相位差為180度。由于Ls的濾波作用，諧波電壓只使is產(chǎn)生很小的脈動。或is與us相位差為所需角度。 C=*（一定量的無功功率的電容公式）　　　　　　　　　　321LCU oUo1圖33 簡單的濾波電路并網(wǎng)運行模式的濾波結(jié)構(gòu)都是一個振蕩環(huán)節(jié)，這將會影響其相應(yīng)的系統(tǒng)閉環(huán)控制設(shè)計，故在作閉環(huán)系統(tǒng)設(shè)計之前，必須在其濾波結(jié)構(gòu)中加入抑止環(huán)節(jié)來減小其諧振尖峰的影響。它的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，各種保護功能均可在較低電壓下實現(xiàn)。我們往后對其將不作深入的討論和研究。脈沖寬度調(diào)制是一種模擬控制方式，其根據(jù)相應(yīng)載荷的變化來調(diào)制晶體管柵極或基極的偏置，來實現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出晶 體管或晶體管導(dǎo)通時間的改變，這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時保持恒定，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術(shù)。正因為如此，本論文用較大的章節(jié)來探討PWM型逆變電路。缺點：繁瑣，當輸出正弦波的頻率、幅值或相位變化時，結(jié)果都要變化調(diào)制法輸出波形作調(diào)制信號，進行調(diào)制得到期望的PWM波；通常采用等腰三角波或鋸齒波作為載波；等腰三角波應(yīng)用最多，其任一點水平寬度和高度成線性關(guān)系且左右對稱；與任一平緩變化的調(diào)制信號波相交，在交點控制器件通斷，就得寬度正比于信號波幅值的脈沖，符合PWM的要求。uo負半周，讓V2保持通，V1保持斷，V3和V4交替通斷，uo可得Ud和零兩種電平。2．雙極性PWM控制方式在ur半個周期內(nèi)，三角波載波有正有負，所得PWM波也有正有負。單相橋式電路既可采取單極性調(diào)制，也可采用雙極性調(diào)制。用軟件方法產(chǎn)生SPWM波的原理與傳統(tǒng)的硬件方法不同，主要通過通用定時器的周期寄存器和相關(guān)比較寄存器的匹配來實現(xiàn)的。系統(tǒng)運行過程，由于硬件出錯，操作失誤，噪聲干擾等因素，會產(chǎn)生許多非正常激勵，造成軟件故障。模擬信號都必須經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后才能為STC89C51接受，干擾作用于模擬信號后，使A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果偏離真實值。下圖44瞬時值采樣電路，考慮到單片機采樣不到負值瞬時電壓，于是把信號電壓抬高，從而確定單片機采樣到的電壓信號在0——5V之間。這些器件有三個輸入端和一個3態(tài)輸出端片選CS、輸入/輸出時鐘（I/O CLOCK） 、 地址輸入（ADDRESS） 和數(shù)據(jù)輸出DATA OUT，這樣就和主處理器的串行口有一個直接的4線接口。在轉(zhuǎn)換結(jié)束時，“轉(zhuǎn)換結(jié)束”（ EOC ）輸出端變高以指示轉(zhuǎn)換的完成。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。圖45芯片TLC154連接圖圖46 89S51連接圖 ＴLC5615的信號控制圖47芯片TLC5615與電容的連接電路圖調(diào)制信號經(jīng)過芯片TLC1543與89S51，作為一個信號的任務(wù)完成了，這輪到芯片來控制輸出信號p10，p12，p15，p16。同樣SINLUT2也會經(jīng)過相同的電路輸出PWM2的信號，如圖48。圖48正弦輸出信號處理電路圖圖49驅(qū)動電路圖中C97，D63分別為自舉電容和二極管，C23為VCC的濾波電容。當HIN為低電平時，VM2開通，VM1斷開，V1柵電荷經(jīng)Rg1，VM2迅速釋放，T1關(guān)斷。由于逆變?nèi)珮螂娐饭灿兴膫€功率開關(guān)器件，所以需要兩片IR2110驅(qū)動芯片[1]。圖中輸入端AB是圖49驅(qū)動電路的輸出控制信號AB，同理CD也是另一個啟動電路所輸出的控制信號。這樣模擬電網(wǎng)電壓的正弦參考信號Uref和反饋修正信號通過單片機和芯片來控制逆變電路的輸出信號。（3）使并網(wǎng)系統(tǒng)獲得了一定的阻尼特性，從而有利于控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。本文結(jié)合處理器STC89C51特性設(shè)計了程序?qū)崿F(xiàn)并網(wǎng)控制。數(shù)據(jù)存儲器(RAM)：并行輸入輸出(I/O)口：8051共有4組8位I/O口(P0、 PP2或P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。，主要處理實時性要求較低的功能，主要包括系統(tǒng)時鐘初始化，ADC初始化，外設(shè)模塊初始化，啟停機判斷，數(shù)據(jù)采集，故障檢測與保護功能以及等待中斷等。設(shè)定定時器為連續(xù)增/減計數(shù)模式，當定時器的計數(shù)值與比較寄存器中的值相等時發(fā)生比較匹配時，相應(yīng)引腳的輸出電平發(fā)生翻轉(zhuǎn)，從而得到寬度不等的PWM波。每個PWM發(fā)生器模塊包含一個定時器，兩個比較器，一個PWM信號發(fā)生器，一個死區(qū)發(fā)生器，和一個中斷ADC觸發(fā)選擇器。流程圖如下清中斷標志查表改變PWM占空比n++,n=360?清零Sin數(shù)組下標同步輸出PWM中斷恢復(fù)否是中斷結(jié)束中斷開始圖52生成SPWM波形的流程圖逆變器輸出電流周期的調(diào)整是通過調(diào)整產(chǎn)生SPWM的三角載波周期而實現(xiàn)。相位調(diào)整的過程是：在電網(wǎng)電壓過零時，根據(jù)正弦數(shù)組指針所處正弦表中的位置來求取并網(wǎng)電流和電網(wǎng)電壓之間的相位差。我本人認為日本在光伏發(fā)電利用再生資源的方面做得很好，在當初找資料的時候發(fā)現(xiàn)在日本并網(wǎng)型PV系統(tǒng)中分逆潮流系統(tǒng)和非逆潮流系統(tǒng)兩種。然而，當我查詢逆潮流系統(tǒng)在國內(nèi)的發(fā)展狀況時，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)的太陽能技術(shù)才剛開始不久，并沒有廣泛使用逆潮流系統(tǒng)，而對于PV逆潮流系統(tǒng)送入電網(wǎng)的電是必須嚴格調(diào)控的，所以逆潮流的電路結(jié)構(gòu)及程序都有比較大的提升，由于本人能力有限，因此本論文只好放棄對逆潮流系統(tǒng)的進一步研究。，因此并沒有探討到使用太陽能電池實際電路及電路的最大功率跟蹤，以致缺失一部分重要的研究素材，將來有機會一定要探討這個問題。參考文獻[1] 沈輝，[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005[2] [J].華中電力，2008，21(5):5962.[3] [M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2007[4] [M].北京：中國林業(yè)出版社，2006[5] 劉宏，吳達成，楊志剛，[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版式社，.[6] Hua C,Lin J G,Shen C of a DSP controlled photovoltaic system with peak power tracking [J]. IEEE Transactons on In dustrialElectonics,1998[7] [D].合肥工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文，2005[8] ：機械工業(yè)出版社，2000[9] ，[日].北京:科學(xué)出版社,2004[10] :電子工業(yè)出版社,[11] 羅運俊,何鋅年,:[12] :[13] 99 SE :[14] 劉樹棠,附 錄SPWM波程序：//TIME0 定時器0正弦波發(fā)生 //include //include　　//DA程序頭文件