【正文】 ............... 5 SPWM 電流跟蹤方式 ................................................ 5 電流滯環(huán)瞬時比較方式 .............................................. 6 SVPWM 電流控制方式 ................................................ 6 最大功率點跟蹤 ......................................................... 7 孤島效應 ................................................................ 8 孤島效應的影響和危害 .............................................. 8 孤島效應的檢測方法 ................................................ 9 本章小結 ............................................................... 9 第三章 基于 DSP 的并網(wǎng)逆變器硬件電路的設計 ..................................... 11 基于 DSP 的控制系統(tǒng)硬件設計 ............................................ 11 數(shù)字信號處理器 DSP 簡介 .......................................... 11 DSP 系統(tǒng)硬件電路設計 ............................................. 12 采樣和調理保護電路設計 ................................................. 13 主電路設計與關鍵參數(shù)選擇 ............................................... 17 Boost 電路設計與參數(shù)選擇 ......................................... 17 逆變器電路參數(shù)選擇 ............................................... 20 本章小結 ............................................................... 21 第四章 光伏并網(wǎng)逆變器仿真測試 ................................................. 23 Matlab 搭建電路圖 ...................................................... 23 仿真波形和分析 ........................................................ 23 本章小結 ............................................................... 24 目錄 IV 第五章 總結和展望 ............................................................. 25 工作總結 ............................................................... 25 展望 .................................................................. 25 參考文獻 ...................................................................... 27 致 謝 ........................................................................ 29 榆林學院本科畢業(yè)設計 1 第一章 緒 論 課題研究的背景和意義 隨著人類社會的現(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發(fā)展中起著決定性作用。最后對本篇論文進行內容總結以及對后續(xù)研究工作進行了展望。近些年，隨著人們對光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的深入研究，一些 高性能的數(shù)字信號處理器芯片也相繼問世，它們的出現(xiàn)不僅簡化了光伏并網(wǎng)的控制結構，而且極大的提高了光伏并網(wǎng)的系統(tǒng)性能。對本文的研究做出重要貢獻 的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。 畢業(yè)設計（論文） 題 目 基于 DSP的光伏并網(wǎng)逆變器硬件 電路的設計 作 者 院 (系 ) 專 業(yè) 指導教師 答辯日期 畢業(yè)設計（論文） 誠信責任書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果。 本人畢業(yè)設計（論文）與資料若有不實，愿意承擔一切相關的法律責任 。 本篇論文主要研究的是光伏發(fā)電系統(tǒng)，而且實現(xiàn)了單相光伏并網(wǎng)逆變器硬件電路的設計。 關鍵詞： 光伏并網(wǎng)；逆變器；數(shù)字信號處理器。它已經(jīng)成為人類社會發(fā)展的動力，不斷的為人們提供便利，因此人類的能源需求也在日益擴大。 在人類社會中，由于人們對自然資源的過度采集，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。在過去由于受到發(fā)展水平的限制，導致光伏電池的生產(chǎn)成本昂貴， 而且技術實現(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)。所以積極推進太陽能發(fā)展對能源危機和環(huán)境問題的解決具有十分重要的作用，而且它對人類社會的可持續(xù)發(fā) 展具有極為重要的意義。 在全世界的光伏市場中，歐洲以絕對的優(yōu)基于 DSP 的光伏并網(wǎng)逆變器硬件電路的設計 2 勢處于世界的首要位置。 國內研究現(xiàn)狀 我國是一個土地面積廣闊、人口眾多，太陽能豐富的國家，因而太陽能的開發(fā)具有巨大的潛能。 本課題研究的主要內容 在本論文中，首先我們介紹光伏并網(wǎng)的國內外發(fā)展情況，然后對光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制原理進行了分析與比較，并提出了以雙級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，對主電路中的 元件參數(shù)進行了計算與設計，最后對逆變電路進行的仿真來檢驗系統(tǒng)的硬件電路和所選的參數(shù)進準確性。在控制系統(tǒng)的設計中，選用不同的控制方式往往會對系統(tǒng)產(chǎn)生不同的效果。 根據(jù)有無隔離變壓器可將逆變器分為隔離型和非隔離型兩種結構，如圖 21所示。其優(yōu)點是主電路結構和控制電路結構簡單，電磁干擾小，維護方便，系統(tǒng)可靠性較高。其缺點是由于能量傳遞級數(shù)增多，導致能量損失較大。按其拓撲結構可分為單級和多級式兩種結構，如圖 24 所示。 圖（ b）是多級非隔離型結構系統(tǒng)，它的功率變換功能是由 DC/DC 升壓斬波電路和 DC/AC 逆變器組成的多級變換器實現(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，我們選擇雙級式非隔離電壓型逆變器結構作為本設計的主電路，前級升壓斬波電路采 用 Boost 升壓斬波電路，后級逆變器選擇單相全橋逆變電路，前后兩級電路由 DCLink 連接起來，從而來保持輸出交流和電網(wǎng)電壓的同頻同相。其結構如圖 26所示 。 電流滯環(huán)瞬時比較方式 瞬時值電流滯環(huán)比較控制方式是一種經(jīng)常使用的電流跟蹤控 制方式，應用十分廣泛。該比較控制方式具有以下特點： ，但濾波電路復雜。 SVPWM 電流控制方式 SVPWM 是近期發(fā)展的一種新的控制方式，在該領域有著較為廣泛的應用。所以在本設計中我們選擇 SPWM電流控制方式。通常太陽池的最大功率點跟蹤的常用方法有：擾動觀察法、電導增量法、基于平 均功率的變步長算法。 （ 2）電導增量法 電導增量法是通過檢測太陽能電池的等效導納增量來確定最大功率點。 （ 3）基于平均功率的變歩長算法 基于平均功率的變歩長算法可以有效克服最大功率點附件產(chǎn)生的振蕩。 孤島效應 在光伏系統(tǒng)中，太陽能在轉換為電能的過程中會發(fā)生各種各樣的故障，如器件驅動信號欠壓、器件過流、電網(wǎng)過壓等，因此需要我們設置各種保護措施。主要有以下幾種情況： ，會對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)象引起的嚴重后果，我們應該選擇一個合理的應對方法。主動式檢測技術通過有意的引入擾動信號通過觀察電網(wǎng)是否受到影響來判斷電網(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計 10 榆林學院本科畢業(yè)設計 11 第三章 基于 DSP 的并網(wǎng)逆變器硬件電路的設計 經(jīng)過第二章對逆變系統(tǒng)控制方法的分析，我們確定了本設計的控制方案，其整體結構如圖 31 所示。 基于 DSP 的控制系統(tǒng)硬件設計 在控制系統(tǒng)中，數(shù)字信號處理器是一種專用于數(shù)字信號處理的微處理器。 數(shù)字信號處理器 DSP簡介 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計 12 圖 32 F2812 的內部資源框圖 DSP 系統(tǒng)硬件電路設計 在硬件電路設計中，其電路圖是由 Protel DXP 軟件來完成的。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 榆林學院本科畢業(yè)設計 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 轉換電路 在上圖中， AD0 和 AD1 為輸入， ADCA0 和 ADCA1 為輸出。所以，當 AD0 輸入高電平時， ADAC0頁輸出高電平。其采樣檢測電路如圖 35所示。如圖 36 所示。 （ 3） 交流側電壓采樣電路 在交流側電壓采樣電路中，霍爾電壓傳感器的作用是測得交流側的電壓，本設計選用霍爾電壓傳感器型號為 HNV025A。 榆林學院本科畢業(yè)設計 15 100 pF+ 3 . 3 VR 3