【正文】 k )計 算 增 量△ U （ k ） = ( K p + K i ) e ( k ) + K p e ( k 1 )計 算 輸 出 量U ( k ) = U ( k 1 ) + △ U （ k ）為 下 一 次 計 算 做 準 備U ( k 1 ) = U ( k )e ( k 1 ) = △ e ( k )返 回 圖 PI運算的程序框圖 PI 控制程序框圖 在本文前面的章節(jié)中對逆變器的控制部分已經(jīng)有了介紹，本文采用的是雙閉環(huán)的 PI 控制方法。 控制的流程如下所示： 參 考 的正 弦 信號P I P I逆 變器iLU oUi niLUfii n三 角 載 波 圖 雙環(huán) PI控制圖 在圖 中：參考正弦電壓與輸出電壓比較得到的誤差電壓經(jīng)過 PI調(diào)節(jié)后作為電流的參考指令與電感電流作比較，得到一個電流誤差信號，電流誤差信號再經(jīng)過 PI 控制后與三角載波比較產(chǎn)生占空比來控制逆變 器的開關(guān)。） S1， S4 開，輸出為正 ； Q2， Q3 開，輸出為負?？刂齐娐穬?nèi)部讓正弦波和鋸齒波進行比較產(chǎn)生四路控制信號，分別用來控制 S1～ S4 。 電 流 采樣電 壓 采樣S P W M 發(fā) 生器三 角 載 波發(fā) 生 器P I P IS 1S 3S 2S 4UdCdLZCiLUr g 圖 逆變器控制圖 如圖 ，拓撲結(jié)構(gòu)采用單相全橋逆變電路。 由 12f LC??得： ? ? ? ?22311 42 * 1 3 1 5 1 0 2 5 0 1 3CFLf ??? ?? ? ?? ? ? ? ? ? （ ） 其中基波頻率取為 50Hz，把電感值帶入上式（ ）可以求出電容值為4CF?? ， 最后選取電容值為 4 /350FV? 。 其中， m 為調(diào)制比，且 1m? ，從而可得： ? ?2 22N N dcLI U U? ?? （ ） 進一步對上式（ ）化簡得： 22dc NNUUL I? ?? （ ） 把數(shù)值代入式（ ）計算可得： 223 0 0 2 2 0 3 0 .92 5 0 1 0 .5L m H? ????? （ ） 綜合計算，濾波電感的取值范圍為 L mH??。 二、交流測輸出濾波電感的設計 在單相全橋逆變器中，逆變器輸出濾波電感的設計是一個關(guān)鍵的元器件，光伏 離 網(wǎng)系統(tǒng)要求逆變器輸出側(cè)的波形為正弦波。 ：在 IGBT 開關(guān)過程中，會產(chǎn)生大量的開關(guān)損耗而使器件發(fā)熱，因此，在選擇器件時必須綜合考慮系統(tǒng)的散熱條件 —— 最大集電極功耗 CMP 。它是復合型功率開關(guān)器件，是 GTR 和MOSFET 復合而成。但在逆變器的設計中，由于輸出濾波電感電容的作用，使續(xù)流時間較長，容易燒壞 MOSFET。實驗電路中 R1 取值 10Ω， R1 越小，開關(guān)管的峰值電壓越接近母線電壓； D2 與開關(guān)管的峰值電壓相同，但電流不需很大，選擇 900V；箝位電容的值越大箝位的效果越好，但實際應用中無須很大，這里選 1000V。 其基本箝位原理為： 在穩(wěn)態(tài)時，無論開關(guān)管處于導通還是截止狀態(tài)，電容 C2 兩端電壓均為電源電壓。 四、升壓電路二極管的選擇 Boost 升壓斬波電路中的續(xù)流兼有防反作用的二極管應該具有較低的通太電壓降 和快速恢復的特性。 所以電容值的大小為： 0 sdc dcPTC U??? （ ） 其中 300dcUV? ， 0 100PW? ， 2%?? ， ?? ， 510sTs?? 代入上式（ ）得： 51 0 0 0 .7 1 0 1 1 6 .6 6 70 .0 2 3 0 0dcCF ??????? （ ） 在實際的系統(tǒng)設計中，當開關(guān)管給電感充電時，后級逆變部分所需要的能量是由電容提供的，所以給設計的電容留下充足的裕量，所以給電容留一定的 5倍以上的容量，本文采用 600F? 的電容。但工作頻率過高則功率開關(guān)管的發(fā)熱和和損耗都會增加。 有以上各式可得電感的大小 ： 220(1 ) dc sUTL P????? （ ） 其中 0 100PW? 為輸出功率。根據(jù)伏秒平衡的定理，電感電壓在開關(guān)管的一個周期內(nèi)對時間的積分為零。 其電路結(jié)構(gòu)原理圖如下 圖 ： LV D負 載CV TILi0U0abE 圖 BOOST電路結(jié)構(gòu) 一、 Boost 升壓電感參數(shù)的設計 對于一般的變換器來說，由于電感和電容寄生電阻的影響，隨負載電流增加，輸出電壓會下降，輸出電壓對占空比 ? 的敏感度下降，控制特性變差。 圖 RAM 4 主電路拓撲及電路主要參數(shù)設計 主電路拓撲 主電路拓撲如圖 所示 。 圖 緩沖電路的作用是用來解決電路中信號可能受到大的干擾，產(chǎn)生大的脈沖波，用來消除干擾，減少對控制芯片內(nèi)部器件沖擊，其連接電路如圖 所示。 圖 A/D轉(zhuǎn)換電路 四、電平轉(zhuǎn)換和緩沖電路 在新一代電子電路設計中 ， 隨著低電壓邏輯的引入 ， 系統(tǒng)內(nèi)部常常出現(xiàn)輸入/輸出邏輯不協(xié)調(diào)的問題 ， 從而提高了系統(tǒng)設計的復雜性。其接線如圖 所示。 圖 輔助電源電路 三、 2路串行通信 SCI 接口電路和 A/D 轉(zhuǎn)換電路 2 路串行通信接口（ SCI）是采用雙線通信的異步 串行通信接口，即通常所說的 UART 口。與 供電相比， 供電大大降低功耗。 JTAG 接口用于連接 DSP 系統(tǒng)板和仿真器，實現(xiàn)仿真器 DSP 訪問， JTAG 的接口必須和仿真器的接口一致，否則將無法連接上仿真器。其電路原路如圖 。 圖 DSP芯片和時鐘晶振 通過按鈕實現(xiàn)復位操作。連接起振電容是為了保證正常的起振，對振蕩頻率的影響極小。每個外設被分配一段相應的地址空間，主要包括配置寄存器、輸入寄存器和狀態(tài)寄存器。 位模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊， 2 8 通道復用輸入接口、兩個采樣保持電路、單 /連續(xù)通道轉(zhuǎn)換、流水線最快轉(zhuǎn)換周期為 60ns,單通道最快轉(zhuǎn)換周期 200ns、可以使用兩個事件管理器順序觸發(fā) 8 對模數(shù)轉(zhuǎn)換。 ，支持動態(tài)改變鎖相環(huán)節(jié)的倍頻系數(shù)、片上振蕩器、看門狗。 JTAG 邊界掃描接口。 DSP 概述 一、 DSP 內(nèi)部結(jié)構(gòu) TMS320F2812 處理器有較高的運算精度（ 32 位）以及系統(tǒng)的處理能力（達到150MIPS）。數(shù)字信號處理器的實現(xiàn)是以計算機技術(shù)和信號處理理論發(fā)展為基礎(chǔ)的 ，在其發(fā)展歷程中，有兩件事加速了 DSP技術(shù)的發(fā)展。 基于 DSP 的控制系統(tǒng)硬件設計 自 20世紀 60年代以來，數(shù)字信號處理器（ Digital Signal Processing， DSP）日漸成為一項比較成熟的技術(shù)，并在多項應用領(lǐng)域逐漸取代傳統(tǒng)了傳統(tǒng)模擬信號處理系統(tǒng)。而砷化鎵具有較好的溫度特性，理論效率高，較適合于制成太空光伏電池。其造價低低廉，但光電轉(zhuǎn)換效率比較低，穩(wěn)定性也不如晶體硅光伏電池，目前主要用于弱光性電源，如手表、計算器等的電池。多晶硅材料又分為帶狀硅、鑄造硅、薄膜多晶硅等多種類型。其中單晶硅材料結(jié)晶完整，載流子遷移率高，串聯(lián)電阻小，光電轉(zhuǎn)換效率高，可達 20%左右，但成本比較昂貴。 （ 6）濕式光伏電池。可用于構(gòu)成薄膜光伏電池的材料有很多種，主要包括多晶硅、非晶硅、碲化鎘以及 CIS 等，其中以多晶硅薄膜光伏電池性能較優(yōu)。這種結(jié)構(gòu)的電池現(xiàn)已發(fā)展成為金屬 — 氧化物 — 半導體光伏電池（ MOS 光伏電池）、金屬 — 絕緣體 — 半導體光伏電池（即 MIS 光伏電池）等。像砷化鎵光伏電池、硅光伏電池都為同質(zhì)光伏電池。由兩種不同禁帶寬度的半導體材料構(gòu)成，在相接的界面上形成一個異質(zhì) PN 結(jié)。這樣如果用導線連接兩個電極，就會有“光生電流”流過，從而產(chǎn)生電能。 3 光伏電池 光伏電池的工作原理 在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，光伏電池般是實現(xiàn)光能轉(zhuǎn)換成電能的器件，光伏電池陣列是多個特性相同的電池單體經(jīng)過串并聯(lián)后構(gòu)成的，一是由半導體材料制成的，其特性與二極管類似。較為常見的混合系統(tǒng)是風一光互補系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 23所示。帶蓄電池組是并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)稱為可調(diào)度式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有不間斷電源的作用，還可以充當功率調(diào)節(jié)器，穩(wěn)定電網(wǎng)電壓、消除高次諧波分量，從而提高電能質(zhì)量；不帶蓄電池組的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)稱為不可調(diào)度式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，逆變器將光伏電池陣列提供的直流電能逆變成為和電網(wǎng)電 壓同頻、同相的交流電能，送往公共電網(wǎng)；當光伏電池陣列提供的電能不能滿足負載需要時，電網(wǎng)自動向負載補充電能。圖 21 所示是典型獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。 光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)運行環(huán)境情況、輸出容量的大 小、本地負載容量的大小以及交流電網(wǎng)的情況，分別可工作于獨立運行模式、并網(wǎng)發(fā)電運行模式和混合運行模式三種。目前我國在小功率逆變器上與國外處于同一水平，但在大功率逆變器上有較大的差距。為此，控制系統(tǒng)除了完成對 DCDC 變換和 DCAC變換所需的基本控制外，還需在 DC— DC變換環(huán)節(jié)中增加 MPPT 控制，以實現(xiàn)光伏陣列的最大功率輸出。如果光伏發(fā)電系統(tǒng)中所需功率超過光伏模塊功率，則需要根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)的功率要求，將同規(guī)格的光伏模塊串聯(lián)起來構(gòu)成光伏陣列 (PV Array)為系統(tǒng)提供更高的輸出功率和輸出電壓。 2 光伏發(fā)電系統(tǒng) 光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成 光伏發(fā)電系統(tǒng)，是利用光伏電池的光伏效應，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，儲存或直接供給負載使用的一種新型發(fā)電系統(tǒng)。根據(jù)設計要求，從以下幾個方面進行研究設計 : (1) 介紹光伏發(fā)電的的基本狀況和前景，理解光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成和分類，明確離網(wǎng)型光伏逆變器的作用與發(fā)展及設計的目的。 根據(jù)需求和應用場合的不同，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)一般分為獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)兩種。通常而言，太陽能發(fā)電指的是太陽能光伏發(fā)電，簡稱“光電”。日本政府 20xx 年 11 月發(fā)布了“太陽能發(fā)電普及行動計劃”，確定太陽能發(fā)電量到 2030 年的發(fā)展目標是要達到 20xx 年的 40 倍，并在 35 年后，將太陽能電池系統(tǒng)的價格降至目前的一半左右。近幾年國際上光伏發(fā)電快速發(fā)展， 20xx 年全球太陽能新裝容量達2826mwp，其中德國約占 47%，西班牙約占 23%，日本約占 8%，美國約占 8%。表所示為 20xx～ 20xx年五年內(nèi)世界光伏器件的年產(chǎn)量數(shù)據(jù) [11]。 1990 年德國政府率先推出“一千屋頂計劃 。 (w 為峰瓦 )，光伏發(fā)電將解決非洲 30 GW 、經(jīng)濟合作與發(fā)展組織 (OECD)國家 10 GW的電力需求。 國外光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀 太陽能是一種朝陽產(chǎn)業(yè)，不僅擁有良好的經(jīng)濟前景，且隨其產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，將提供越來越多的就業(yè)機會。在 1000 瓦，平方米標準日照條件下安裝太陽能屋頂，可發(fā)電 130~180 千瓦時，平方米。 (4)上海十萬個太陽能屋頂計劃上海十萬個太陽能屋 頂計劃研究，是在世界自然基金會和上海市經(jīng)委的支持下。該系統(tǒng)發(fā)電除滿足鳥巢檢票系統(tǒng)的自身用電外，多余電力將并人國家體育場的電力供應系統(tǒng)。該太陽能光伏系統(tǒng)使用單晶硅組件，采用了不可逆流、無儲能的太陽能光伏發(fā)電 技術(shù)。 (3)京奧運會鳥巢體育場太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng) 20xx 年 4 月。 (2)深圳園博 園 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，該項目總投資 750 萬美元，這是國內(nèi)第一座 MW 級太陽能發(fā)電站。我國太陽能光伏電池的年產(chǎn)量約為 3