【正文】 的逆變技術(shù)已經(jīng)成熟。 the technology of inverter。自從實(shí)用性的硅太陽(yáng)能電池問世以來(lái)，世界上很快就開始太陽(yáng)能光伏發(fā)電的應(yīng)用。自從 1954 年第一塊實(shí)用光伏電池問世以來(lái)，太陽(yáng)光伏發(fā)電取得了長(zhǎng)足的進(jìn)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(yáng)光照在半導(dǎo)體pn結(jié)上，形成新的空穴電子對(duì)，在pn結(jié)電場(chǎng)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(yáng)能電池組件的轉(zhuǎn)換效率，單晶硅太陽(yáng)能電池為12%15%，多晶硅太陽(yáng)能電池為10%13%，非晶硅太陽(yáng)能電池和化合物半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池是6%9%，由于實(shí)驗(yàn)的限制，我們大多采用第三者。在電路中各太陽(yáng)能電池組件串通過防止逆流元件相互并聯(lián)連接。美國(guó)于1973 年首先制定了政府光伏發(fā)電發(fā)展計(jì)劃，明確了近、中、遠(yuǎn)期的發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)；日本于1974 年開始執(zhí)行“陽(yáng)光計(jì)劃”，投資5 億美元，迅速發(fā)展成為世界太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)大國(guó)。充分開發(fā)利用包括太陽(yáng)能在內(nèi)的可再生能源、實(shí)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(jì)劃，對(duì)于緩解當(dāng)?shù)氐哪茉簇毞η闆r，提高當(dāng)?shù)厝藗兩钏接兄鴺O其重要的意義。盡管我國(guó)研制太陽(yáng)能電池始于1958年，中國(guó)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(jìn)國(guó)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?fù)潆娐罚捎貌煌目刂品椒軌虍a(chǎn)生不同的控制效果。獨(dú)立型：沒有與電力公司的配電線并網(wǎng)的系統(tǒng)成為獨(dú)立型系統(tǒng)。太陽(yáng)能電池逆變器交流負(fù)載充電控制器直流負(fù)載蓄電池圖12獨(dú)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(dāng)電網(wǎng)斷電也沒有太陽(yáng)光照時(shí)，蓄電池等部件提供一定時(shí)間的能量供給，而在電網(wǎng)正?；蛴泄庹漳芰枯斎霑r(shí)，可對(duì)蓄電池補(bǔ)充能量。通常將DC－AC變換電路、控制電路、驅(qū)動(dòng)及保護(hù)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(duì)其不作詳細(xì)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(dòng)電路提供要求的邏輯和波形，如PWM，SPWM控制信號(hào)等。 實(shí)際電路中的中間電壓VDC、網(wǎng)壓、并網(wǎng)電流和太陽(yáng)能電池的電壓電流信號(hào)采樣后送至控制板上。我們先來(lái)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(diǎn)：，或并聯(lián)有大電容，相當(dāng)于電壓源。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無(wú)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(fù)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(fù)各為q 的脈沖，改變q 即可調(diào)節(jié)輸出電壓有效值。這時(shí)，上下兩橋臂的柵極信號(hào)不再是各為108度正偏、180度反偏并且互補(bǔ)，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(dòng)?；騣s與us相位差為所需角度。 C=*（一定量的無(wú)功功率的電容公式）　　　　　　　　　　321LCU oUo1圖33 簡(jiǎn)單的濾波電路并網(wǎng)運(yùn)行模式的濾波結(jié)構(gòu)都是一個(gè)振蕩環(huán)節(jié)，這將會(huì)影響其相應(yīng)的系統(tǒng)閉環(huán)控制設(shè)計(jì)，故在作閉環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，必須在其濾波結(jié)構(gòu)中加入抑止環(huán)節(jié)來(lái)減小其諧振尖峰的影響。它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，各種保護(hù)功能均可在較低電壓下實(shí)現(xiàn)。我們往后對(duì)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(lái)調(diào)制晶體管柵極或基極的偏置，來(lái)實(shí)現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出晶 體管或晶體管導(dǎo)通時(shí)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(shí)保持恒定，是利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)。正因?yàn)槿绱耍菊撐挠幂^大的章節(jié)來(lái)探討PWM型逆變電路。缺點(diǎn)：繁瑣，當(dāng)輸出正弦波的頻率、幅值或相位變化時(shí)，結(jié)果都要變化調(diào)制法輸出波形作調(diào)制信號(hào)，進(jìn)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(diǎn)水平寬度和高度成線性關(guān)系且左右對(duì)稱；與任一平緩變化的調(diào)制信號(hào)波相交，在交點(diǎn)控制器件通斷，就得寬度正比于信號(hào)波幅值的脈沖，符合PWM的要求。uo負(fù)半周，讓V2保持通，V1保持?jǐn)啵琕3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(gè)周期內(nèi)，三角波載波有正有負(fù)，所得PWM波也有正有負(fù)。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(shí)器的周期寄存器和相關(guān)比較寄存器的匹配來(lái)實(shí)現(xiàn)的。系統(tǒng)運(yùn)行過程，由于硬件出錯(cuò)，操作失誤，噪聲干擾等因素，會(huì)產(chǎn)生許多非正常激勵(lì)，造成軟件故障。模擬信號(hào)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(hào)后，使A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果偏離真實(shí)值。下圖44瞬時(shí)值采樣電路，考慮到單片機(jī)采樣不到負(fù)值瞬時(shí)電壓，于是把信號(hào)電壓抬高，從而確定單片機(jī)采樣到的電壓信號(hào)在0——5V之間。這些器件有三個(gè)輸入端和一個(gè)3態(tài)輸出端片選CS、輸入/輸出時(shí)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(gè)直接的4線接口。在轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，“轉(zhuǎn)換結(jié)束”（ EOC ）輸出端變高以指示轉(zhuǎn)換的完成。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)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(hào)控制圖47芯片TLC5615與電容的連接電路圖調(diào)制信號(hào)經(jīng)過芯片TLC1543與89S51，作為一個(gè)信號(hào)的任務(wù)完成了，這輪到芯片來(lái)控制輸出信號(hào)p10，p12，p15，p16。同樣SINLUT2也會(huì)經(jīng)過相同的電路輸出PWM2的信號(hào)，如圖48。圖48正弦輸出信號(hào)處理電路圖圖49驅(qū)動(dòng)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(dāng)HIN為低電平時(shí)，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€(gè)功率開關(guān)器件，所以需要兩片IR2110驅(qū)動(dòng)芯片[1]。圖中輸入端AB是圖49驅(qū)動(dòng)電路的輸出控制信號(hào)AB，同理CD也是另一個(gè)啟動(dòng)電路所輸出的控制信號(hào)。這樣模擬電網(wǎng)電壓的正弦參考信號(hào)Uref和反饋修正信號(hào)通過單片機(jī)和芯片來(lái)控制逆變電路的輸出信號(hào)。（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(yùn)行。本文結(jié)合處理器STC89C51特性設(shè)計(jì)了程序?qū)崿F(xiàn)并網(wǎng)控制。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。，主要處理實(shí)時(shí)性要求較低的功能，主要包括系統(tǒng)時(shí)鐘初始化，ADC初始化，外設(shè)模塊初始化，啟停機(jī)判斷，數(shù)據(jù)采集，故障檢測(cè)與保護(hù)功能以及等待中斷等。設(shè)定定時(shí)器為連續(xù)增/減計(jì)數(shù)模式，當(dāng)定時(shí)器的計(jì)數(shù)值與比較寄存器中的值相等時(shí)發(fā)生比較匹配時(shí)，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(gè)PWM發(fā)生器模塊包含一個(gè)定時(shí)器，兩個(gè)比較器，一個(gè)PWM信號(hào)發(fā)生器，一個(gè)死區(qū)發(fā)生器，和一個(gè)中斷ADC觸發(fā)選擇器。流程圖如下清中斷標(biāo)志查表改變PWM占空比n++,n=360?清零Sin數(shù)組下標(biāo)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(shí)現(xiàn)。相位調(diào)整的過程是：在電網(wǎng)電壓過零時(shí)，根據(jù)正弦數(shù)組指針?biāo)幷冶碇械奈恢脕?lái)求取并網(wǎng)電流和電網(wǎng)電壓之間的相位差。我本人認(rèn)為日本在光伏發(fā)電利用再生資源的方面做得很好，在當(dāng)初找資料的時(shí)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(dāng)我查詢逆潮流系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r時(shí)，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)的太陽(yáng)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(duì)于PV逆潮流系統(tǒng)送入電網(wǎng)的電是必須嚴(yán)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(duì)逆潮流系統(tǒng)的進(jìn)一步研究。，因此并沒有探討到使用太陽(yáng)能電池實(shí)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(lái)有機(jī)會(huì)一定要探討這個(gè)問題。參考文獻(xiàn)[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(guó)林業(yè)出版社，2006[5] 劉宏，吳達(dá)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(jī)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(yùn)俊,何鋅年,:[12] :[13] 99 SE :[14] 劉樹棠,附 錄SPWM波程序：//TIME0 定時(shí)器0正弦波發(fā)生 //include //include　　//DA程序頭文件