【正文】 ............... 5 SPWM 電流跟蹤方式 ................................................ 5 電流滯環(huán)瞬時(shí)比較方式 .............................................. 6 SVPWM 電流控制方式 ................................................ 6 最大功率點(diǎn)跟蹤 ......................................................... 7 孤島效應(yīng) ................................................................ 8 孤島效應(yīng)的影響和危害 .............................................. 8 孤島效應(yīng)的檢測(cè)方法 ................................................ 9 本章小結(jié) ............................................................... 9 第三章 基于 DSP 的并網(wǎng)逆變器硬件電路的設(shè)計(jì) ..................................... 11 基于 DSP 的控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ............................................ 11 數(shù)字信號(hào)處理器 DSP 簡(jiǎn)介 .......................................... 11 DSP 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) ............................................. 12 采樣和調(diào)理保護(hù)電路設(shè)計(jì) ................................................. 13 主電路設(shè)計(jì)與關(guān)鍵參數(shù)選擇 ............................................... 17 Boost 電路設(shè)計(jì)與參數(shù)選擇 ......................................... 17 逆變器電路參數(shù)選擇 ............................................... 20 本章小結(jié) ............................................................... 21 第四章 光伏并網(wǎng)逆變器仿真測(cè)試 ................................................. 23 Matlab 搭建電路圖 ...................................................... 23 仿真波形和分析 ........................................................ 23 本章小結(jié) ............................................................... 24 目錄 IV 第五章 總結(jié)和展望 ............................................................. 25 工作總結(jié) ............................................................... 25 展望 .................................................................. 25 參考文獻(xiàn) ...................................................................... 27 致 謝 ........................................................................ 29 榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第一章 緒 論 課題研究的背景和意義 隨著人類社會(huì)的現(xiàn)代化、工業(yè)化、智能化的不斷發(fā)展，能源在人們生活和社會(huì)發(fā)展中起著決定性作用。最后對(duì)本篇論文進(jìn)行內(nèi)容總結(jié)以及對(duì)后續(xù)研究工作進(jìn)行了展望。近些年，隨著人們對(duì)光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的深入研究，一些 高性能的數(shù)字信號(hào)處理器芯片也相繼問(wèn)世，它們的出現(xiàn)不僅簡(jiǎn)化了光伏并網(wǎng)的控制結(jié)構(gòu)，而且極大的提高了光伏并網(wǎng)的系統(tǒng)性能。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn) 的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 基于 DSP的光伏并網(wǎng)逆變器硬件 電路的設(shè)計(jì) 作 者 院 (系 ) 專 業(yè) 指導(dǎo)教師 答辯日期 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠(chéng)信責(zé)任書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。 本人畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）與資料若有不實(shí)，愿意承擔(dān)一切相關(guān)的法律責(zé)任 。 本篇論文主要研究的是光伏發(fā)電系統(tǒng)，而且實(shí)現(xiàn)了單相光伏并網(wǎng)逆變器硬件電路的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞： 光伏并網(wǎng)；逆變器；數(shù)字信號(hào)處理器。它已經(jīng)成為人類社會(huì)發(fā)展的動(dòng)力，不斷的為人們提供便利，因此人類的能源需求也在日益擴(kuò)大。 在人類社會(huì)中，由于人們對(duì)自然資源的過(guò)度采集，致使能源枯竭和環(huán)境污染已成為人累面臨的最大的危機(jī)。在過(guò)去由于受到發(fā)展水平的限制，導(dǎo)致光伏電池的生產(chǎn)成本昂貴， 而且技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度較大，所以光伏發(fā)電多用于一些比較偏僻的地區(qū)。所以積極推進(jìn)太陽(yáng)能發(fā)展對(duì)能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題的解決具有十分重要的作用，而且它對(duì)人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā) 展具有極為重要的意義。 在全世界的光伏市場(chǎng)中，歐洲以絕對(duì)的優(yōu)基于 DSP 的光伏并網(wǎng)逆變器硬件電路的設(shè)計(jì) 2 勢(shì)處于世界的首要位置。 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國(guó)是一個(gè)土地面積廣闊、人口眾多，太陽(yáng)能豐富的國(guó)家，因而太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)具有巨大的潛能。 本課題研究的主要內(nèi)容 在本論文中，首先我們介紹光伏并網(wǎng)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況，然后對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制原理進(jìn)行了分析與比較，并提出了以雙級(jí)式非隔離電壓型逆變器為核心的單相光伏并網(wǎng)逆變器的硬件電路的控制方法，對(duì)主電路中的 元件參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算與設(shè)計(jì)，最后對(duì)逆變電路進(jìn)行的仿真來(lái)檢驗(yàn)系統(tǒng)的硬件電路和所選的參數(shù)進(jìn)準(zhǔn)確性。在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，選用不同的控制方式往往會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生不同的效果。 根據(jù)有無(wú)隔離變壓器可將逆變器分為隔離型和非隔離型兩種結(jié)構(gòu)，如圖 21所示。其優(yōu)點(diǎn)是主電路結(jié)構(gòu)和控制電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電磁干擾小，維護(hù)方便，系統(tǒng)可靠性較高。其缺點(diǎn)是由于能量傳遞級(jí)數(shù)增多，導(dǎo)致能量損失較大。按其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可分為單級(jí)和多級(jí)式兩種結(jié)構(gòu)，如圖 24 所示。 圖（ b）是多級(jí)非隔離型結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，它的功率變換功能是由 DC/DC 升壓斬波電路和 DC/AC 逆變器組成的多級(jí)變換器實(shí)現(xiàn)的。 根據(jù)逆變器的控制方式可將逆變器分為電壓控制型和電流控制型，如圖 25 所示 。 根據(jù)以上分析，我們選擇雙級(jí)式非隔離電壓型逆變器結(jié)構(gòu)作為本設(shè)計(jì)的主電路，前級(jí)升壓斬波電路采 用 Boost 升壓斬波電路，后級(jí)逆變器選擇單相全橋逆變電路，前后兩級(jí)電路由 DCLink 連接起來(lái)，從而來(lái)保持輸出交流和電網(wǎng)電壓的同頻同相。其結(jié)構(gòu)如圖 26所示 。 電流滯環(huán)瞬時(shí)比較方式 瞬時(shí)值電流滯環(huán)比較控制方式是一種經(jīng)常使用的電流跟蹤控 制方式，應(yīng)用十分廣泛。該比較控制方式具有以下特點(diǎn)： ，但濾波電路復(fù)雜。 SVPWM 電流控制方式 SVPWM 是近期發(fā)展的一種新的控制方式，在該領(lǐng)域有著較為廣泛的應(yīng)用。所以在本設(shè)計(jì)中我們選擇 SPWM電流控制方式。通常太陽(yáng)池的最大功率點(diǎn)跟蹤的常用方法有：擾動(dòng)觀察法、電導(dǎo)增量法、基于平 均功率的變步長(zhǎng)算法。 （ 2）電導(dǎo)增量法 電導(dǎo)增量法是通過(guò)檢測(cè)太陽(yáng)能電池的等效導(dǎo)納增量來(lái)確定最大功率點(diǎn)。 （ 3）基于平均功率的變歩長(zhǎng)算法 基于平均功率的變歩長(zhǎng)算法可以有效克服最大功率點(diǎn)附件產(chǎn)生的振蕩。 孤島效應(yīng) 在光伏系統(tǒng)中，太陽(yáng)能在轉(zhuǎn)換為電能的過(guò)程中會(huì)發(fā)生各種各樣的故障，如器件驅(qū)動(dòng)信號(hào)欠壓、器件過(guò)流、電網(wǎng)過(guò)壓等，因此需要我們?cè)O(shè)置各種保護(hù)措施。主要有以下幾種情況： ，會(huì)對(duì)電力公司線路維修與保障人員的安全造成 危害。所以，為了消除由孤島現(xiàn)象引起的嚴(yán)重后果，我們應(yīng)該選擇一個(gè)合理的應(yīng)對(duì)方法。主動(dòng)式檢測(cè)技術(shù)通過(guò)有意的引入擾動(dòng)信號(hào)通過(guò)觀察電網(wǎng)是否受到影響來(lái)判斷電網(wǎng)是否發(fā)生故障。 基于 DSP 的光伏并網(wǎng)逆變器硬件電路的設(shè)計(jì) 10 榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 第三章 基于 DSP 的并網(wǎng)逆變器硬件電路的設(shè)計(jì) 經(jīng)過(guò)第二章對(duì)逆變系統(tǒng)控制方法的分析，我們確定了本設(shè)計(jì)的控制方案，其整體結(jié)構(gòu)如圖 31 所示。 基于 DSP 的控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 在控制系統(tǒng)中，數(shù)字信號(hào)處理器是一種專用于數(shù)字信號(hào)處理的微處理器。 數(shù)字信號(hào)處理器 DSP簡(jiǎn)介 TMS320F2812 是由 TI 公司研制的 32 位 DSP 芯片。 基于 DSP 的光伏并網(wǎng)逆變器硬件電路的設(shè)計(jì) 12 圖 32 F2812 的內(nèi)部資源框圖 DSP 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 在硬件電路設(shè)計(jì)中，其電路圖是由 Protel DXP 軟件來(lái)完成的。在本系統(tǒng)中，為了獲得更好的電源性能，我們采用雙電源供電機(jī)制。 1365321412111098714/ 1 RESET20181716151928252423222127261 GNDNCNCNC NCNCNC NCNCNCNCNCNCNC/ 2 RESET2 GND/ 1 EN/ 2 EN1 IN1 IN2 IN2 IN1 FB / NC1 OUT1 OUT2 OUT2 OUT2C 27 + C 71TPS 767 D 318U 20L 20L 21L 22INDUCTR 1INDUCTR 1INDUCTR 1+ 1 . 8 VD+ 3 . 3 VA+ 3 . 3 VDD 60D 61D 62D 63C 26C 28 R 91 KLEDC 69++C 7210 uF10 uFDIODE10 uFDIODE馮露露 1105230205+ 5 V 圖 33 輔助電源電路 榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 在上圖中，我們?yōu)?TPS767D318 的引腳 1 12 分別提供 5V 的電壓。電容在電路中均起濾波的作用。 78654321A D 6A D 7A D 5A D 4A D 3A D 2A D 1A D 0J P 178654321A D C B 6A D C B 7A D C B 5A D C B 4A D C B 3A D C B 2A D C B 1A D C B 0A D [ 0 . 7 ]J P 2A D C B [ 0 . 7 ]1 I N 1 O U T1 I N +G N DV C C2 O U T2 I N +2 I N 0 . 1 u F87564321U 1L M 3 5 8C 1C 2A D 0A D C A 0+ 5 VR 15 . 1 KR 21 0 K R 3R 4A D 10 . 1 u FA D C A 1+ 5 VC 30 . 1 u F1 0 K5 . 1 K馮 露 露 1 1 0 5 2 3 0 2 0 5 圖 34 A/D 轉(zhuǎn)換電路 在上圖中， AD0 和 AD1 為輸入， ADCA0 和 ADCA1 為輸出。所以，當(dāng) AD0 輸入高電平時(shí)， ADAC0頁(yè)輸出高電平。其采樣檢測(cè)電路如圖 35所示。如圖 36 所示。 （ 3） 交流側(cè)電壓采樣電路 在交流側(cè)電壓采樣電路中，霍爾電壓傳感器的作用是測(cè)得交流側(cè)的電壓，本設(shè)計(jì)選用霍爾電壓傳感器型號(hào)為 HNV025A。 榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 100 pF+ 3 . 3 VR 3