【正文】 分離，使之效率一般要比單晶硅光伏電池低。而非晶硅光伏電池是采用內(nèi)部原子排列“短程有序而長(zhǎng)程無(wú)序”的非晶體 硅材料（簡(jiǎn)稱 α — Si）制成。主要有硫化鎘光伏電池和砷化鎵光伏電池。 （ 3）有機(jī)半導(dǎo)體光伏電池：用含有一定數(shù)量的碳 — 碳鍵，導(dǎo)電能力介于金屬和絕緣體之間的半導(dǎo)體材料制成。本設(shè)計(jì)采用 TI公司推出的 TMS320F2812芯片。這種采用哈佛結(jié)構(gòu)的處理器能夠在一個(gè)周期內(nèi)完成乘法累加運(yùn)算，與采用馮其功能結(jié)構(gòu)框如圖 所示。 ，最多達(dá) 128K 16 位的 Flash 存儲(chǔ)器 。 ，每一個(gè)事務(wù)管理器包括：兩個(gè) 16 位的通用定時(shí)器； 8通道 16 位的 PWM；不對(duì)稱、對(duì)稱或者四個(gè)矢量 PWM 波形發(fā)生器；死區(qū)產(chǎn)生和配置單元；外部可屏蔽功率或驅(qū)動(dòng)保護(hù)中斷；三個(gè)完全比較單元；三個(gè)捕捉單元，捕捉外部事件；同步模數(shù)轉(zhuǎn)換單元。 二、 DSP 外圍設(shè)備 TMS320F2812 數(shù)字信號(hào)處理器集成了很多內(nèi)核可以訪問(wèn)和控制的外部設(shè)備，內(nèi)核 需要某種方式來(lái)讀 /寫外設(shè)。 圖 DSP外圍設(shè)備 DSP 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 一、時(shí)鐘晶振電路和復(fù)位電路 通過(guò)晶振電路的作用為 DSP 系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。因?yàn)榫д竦念l率越高 DSP 運(yùn)行速度就越快，越能夠滿足 DSP 處理能力的要求。當(dāng)按鈕松開(kāi)時(shí)，由于電容上的電壓不能突變，所以通過(guò)電阻 R22 進(jìn)行充電，充電時(shí)間由 R22 和 C26的乘積值決定，一般要求大于 5個(gè)外部時(shí)鐘周期。標(biāo)準(zhǔn)的 JTAG 接口是 4 線 —— TMS、 TDI、 TDO、 TCK，分 別是模式選擇、數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)輸出和時(shí)鐘。 圖 JTAG接口電路 TMS320F2812 采用了雙電源供電機(jī)制，以獲得更好的電源性能，其工作電壓為 和 。為 TPS767D318 提供 5V輸入，就可以得到輸出電壓分別為 和 ，每路的最大輸出電流為 750mA，并且提供兩個(gè)寬度為 200ms 的低電平復(fù)位脈沖。 SCI 模塊采用標(biāo)準(zhǔn)非歸 0數(shù)據(jù)格式，可以與 CPU 或其他通信數(shù)據(jù)格式兼容的異步外設(shè)進(jìn)行數(shù)字通信。通常模擬信號(hào)的采集需要用到電壓互感器、電流互感器、壓力傳感器、霍爾元件等把大的信號(hào)轉(zhuǎn)化為弱電信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)調(diào)理電路才能送入DSP。 由于 TMS320F2812采用的是 ，所以 MAX202E與 TMS320F2812 芯片之間必須加電平轉(zhuǎn)換電路。本設(shè)計(jì)選用 CY7C1021（ 64K）的片外 RAM，只需將它的 A0A15 引腳直接和 DSP 的 XA0XA15 數(shù)據(jù)線相連， IO0IO15 與 DSP 的XD0XD15 地址線相連。 LCC 4abQ 2Q 3Q 4Q 5Z負(fù)載C 5D 1C 1ISILR 1C 2D 2蓄電池C 3L 2Q 1D 3P V 圖 主電路拓?fù)? DCDC 部分的電路拓?fù)? 適用于直流轉(zhuǎn)換部分的電路拓?fù)溆校航祲簲夭娐罚?busk 電路），升壓斬波電路（ boost 電路），升降壓斬波電路（ buckboost 電路）等等。因此，設(shè)計(jì)中選擇濾波元件總是盡量選取小的寄生電阻元件，且實(shí)際應(yīng)用中，是占空比調(diào)節(jié) ?? 。 整理可得： 11dcPVUU ?? ? （ ） 本系統(tǒng)中，太陽(yáng)能電池板陣列輸入電壓是 60V，直流母線電壓 dcU 范圍是250V～ 300V，由上式（ ）可得 ： m a x 3 0 0 6 0 0 .8300d c P VdcUUU? ? ?? ? ?，m in 2 5 0 6 0 0 .7 6250d c P VdcUUU? ? ?? ? ? 所以本系統(tǒng)中 boost 升壓斬波電路中占空比 ? 的范圍是 ～ 。開(kāi)關(guān)頻率的選取時(shí)，應(yīng)該綜合考慮。 二、直流母線穩(wěn)壓電容參數(shù)的設(shè)計(jì) 升壓斬波電路輸出 端電容的作用：①給直流母線穩(wěn)壓②盡可能的濾除紋波電壓。其承受的最大電壓為 300V。 功率開(kāi)光管的緩沖電路的設(shè)計(jì) 如圖中 中所示， D R C2 組成了常用的 R— C— D 箝位式緩沖電路。由于線路的雜散電感一般不大，且部分回饋到電源，因此即使在高頻情況下， Rl 上消耗的功率也是不大的。如圖 所示 : S 1S 3S 2S 4UdCdLZ負(fù)載CiLUo u t 圖 單相全橋逆變電路 一、 IGBT 開(kāi)關(guān)管的選擇 逆變器的功率開(kāi)關(guān)器件的選擇至關(guān)重要，目前使用較多的功率 開(kāi)關(guān)器件有門極可關(guān)斷晶閘管 (GTO)，雙極結(jié)型晶體管 (BJT)，金屬氧化物功率場(chǎng)效應(yīng)管 (MOSFET)和絕緣柵極晶體管 (IGBT)等。隨著光伏并網(wǎng)并網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，主電路開(kāi)關(guān)器件的選擇也需要具體考慮與研究。在 IGBT 選擇中，需要注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題： ：在 IGBT 工作過(guò)程中，集電極峰值電流 cMI 必須要處于 IGBT 開(kāi)關(guān)安全工作區(qū)以內(nèi)。在電流方面，為了保證系統(tǒng)的工作安全，對(duì)開(kāi)關(guān)管電流也要選取較大的裕量；逆變器的開(kāi)關(guān)頻率為 10kHz，在散熱方面，為了保證開(kāi)關(guān)管的充分散熱，采用了將 IGBT 固定在散熱器上的措施。我們可以 從以下幾個(gè)方面來(lái)選取電感值： （ 1）電流的紋波系數(shù) 逆變器輸出的濾波電感的值將直接影響輸出 紋 波電流的大小，通過(guò)電感基本的伏安關(guān)系 *diULdt?? 可得： 0 onT ll UI dtL??? （ ） 其中 lU 為電感的電壓，當(dāng)輸出電壓在峰值附近即 0 gridUU? 時(shí)，輸出電流的紋波系數(shù)最大，設(shè)此時(shí)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)周期為 Ts， 占空比為 ? ， 則有： grid onl UTI L?? （ ） 另外根據(jù)電感的伏秒特性平衡原理，可得： ? ?? ?1g rid s d c g rid sU T U U T??? ? ? （ ） 于是可得占空比： dc griddcUUU? ?? （ ） 有以上各式可得： *dc gridl UUI Lf???? （ ） 進(jìn)一步化簡(jiǎn)可得： **dc grid gridl dcU U UI L f U???即 **dc grid gridl dcU U UL I f U?? ? （ ） 在逆變系統(tǒng)中， 由于 2 2 2 0 3 1 1 , 1 0 .5 , 3 0 0g r id N d cU V I A U V? ? ? ? ? 所以開(kāi)關(guān)管的工作頻率為 f=10kHz， T=100us，取電流的紋波系數(shù)為 ir? 16%，則由式（ ）計(jì)算可得： 44 0 0 3 1 1 3 1 1 1 1 . 5 35 0 . 1 6 1 1 0 3 0 0L m H?? ? ?? ? ? （ ） 因此，要保證實(shí)際的電流紋波 1 0 .5 0 .1 6 1 .6 8l N iI I r A? ? ? ? ?， 所以取電感取值范圍為 mH? 。以上計(jì)算建立在額定的輸出電壓基 礎(chǔ)上，即 UN=220V 基礎(chǔ)上，最終選取電感值15L mH? 。 本系統(tǒng)采用 PI電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙環(huán)控制方式。 SPWM 是由參考正弦波與一定頻率的三角波相比較而產(chǎn)生的，正弦值大于三角波的值，則輸出 1，即開(kāi)通開(kāi)關(guān)元件，反之則關(guān)斷。開(kāi)； S3， S4 開(kāi)。 SPWM 信號(hào)的產(chǎn)生由：用 DSP 中的事件管理模塊 (Ev)可以產(chǎn)生 SPWM 波。 PI 算法的程序框圖 在光伏控制系統(tǒng)中，使用的是數(shù)字 PI 控制器，數(shù)字 PI 控制算法通常又分 為位置式 PI控制算法和增量式 PI控制算法，由于位置式 PI 算法的每次輸出都與整個(gè)過(guò)去的狀態(tài)有關(guān)，計(jì)算式中要對(duì)過(guò)去的誤差進(jìn)行累加，累加運(yùn)算編程不太方便，計(jì)算量也較大，用微處理器實(shí)現(xiàn)此算法，很容易發(fā)生數(shù)據(jù)溢出，會(huì)導(dǎo)致 u（ k）的大幅度 變化，這在實(shí)際情況中是不允許的。正弦波的頻率和幅值是可控制的，改變正弦波的頻率，就可以改變電源輸出電壓的頻率，改變正弦波的幅值，也就改變了正弦波與載波的交點(diǎn)，使輸出脈沖系列的寬度發(fā)生變化，從而改變電源輸出電壓的大小。采用定時(shí)中斷，在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期，程序從參考正弦表中獲得相應(yīng)的數(shù)字量，并將它賦值給比較寄存器 CMPRx（ x= 3）。其程序框圖如圖 所示。 R 1D CD C+_R 2R 3C 1R 4D 1R 5C 2D C采 樣R 6C 3 圖 55 直流電壓電流采樣電路 交流電壓與頻率的采樣 圖 是交流電的采樣電路，主要采樣的交流電有逆變輸出，以及旁路輸入的交流電，將旁路檢測(cè)的電壓通過(guò)變壓器的變壓后，通過(guò)分壓和 RC 濾波電路后輸入到 DSP 的對(duì)應(yīng)端口；頻率采樣是通過(guò)放大電路后送到 DSP 的 CAP 過(guò)零捕獲來(lái)進(jìn)行頻率采樣的。 的電壓電流波形，脈動(dòng)在要求的范圍之內(nèi)，達(dá)到了預(yù)期的效果，證明了設(shè)計(jì)的可行性， 。 A CT 1+ 5 V+ 1 5 V 1 5 VR 6R 7R 1 4D 1D 2R 8R 1 1R 1 0R 9C 6R 1 2R 2 3R 1 3C 7C 4R 1 5R 1 6C 5 D 3 圖 交流電壓頻率的采樣電路 光伏并網(wǎng)逆變器仿真測(cè)試 Boost 升壓電路仿真測(cè)試 Boost升壓斬波電路是將光伏太陽(yáng)能電池陣列輸出的電壓進(jìn)行升壓變換，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率較高、控制也較為簡(jiǎn)單。 T 1 下 溢 中 斷查 表 ， 計(jì) 算 C M P R 1偏 移 指 針 前 移 計(jì) 數(shù)周 期 的 1 / 3 倍指 針 需 要 調(diào) 整 ？調(diào) 整YN查 表 ， 計(jì) 算 C M P R 2偏 移 指 針 前 移 計(jì) 數(shù)周 期 的 1 / 3 倍指 針 需 要 調(diào) 整 ？調(diào) 整查 表 ， 計(jì) 算 C M P R 3基 指 針 + 1指 針 為 空 ？基 指 針 指 向 正 弦 表 表 首清 除 中 斷 標(biāo) 志返 回中 斷 開(kāi) 始YNYN 圖 SWPM生成程序框圖 6 采樣電路 直流電壓電流采樣電路 圖 所示的為直流電壓采樣電路圖， R VR1 和 R10 為分壓電阻，將直流電壓分壓后給運(yùn)放，本文用的是 LM358,這里采用的是其雙電源工作模式。假設(shè)在一個(gè)正弦波周期內(nèi) 采樣的次數(shù)為NX，則在第 n 個(gè)點(diǎn)的采樣值為式 ()所示 ： NXnNXnYn ??????????? 43210)2s i n( 、? () 在實(shí)際的使用的過(guò)程中，由于正弦表中的值要能被比較寄存器使用，所以不能出現(xiàn)負(fù)值，從上式可以看出當(dāng) 2NXn? ， Yn0，此時(shí)就不能正常使用了，因此可以把上面的公式改寫為下面的公式 ()： NXnNXnMPRYn ???????????? 43210)]2s i n(1[2 、? () 其中 PR為周期寄存器 中的計(jì)數(shù)周期值。當(dāng)定時(shí)器 T1 處于連續(xù)遞增 /遞減計(jì)數(shù)模式時(shí)，計(jì)數(shù)寄存器 (T1CNT)中的數(shù)值的變化軌跡就是等腰三角形，也就相當(dāng)于產(chǎn)生了一系列的等腰三角形波。其運(yùn)算的程序框圖如圖 所示： 初 始化采 樣 實(shí) 際 值讀 取 參 考 值計(jì) 算 兩 者 的偏 差e (