【正文】 兩級(jí)式光伏逆變器，其與單級(jí)式光伏并網(wǎng)逆變器相比，雖然增加了升壓部分，卻能夠省去光伏并網(wǎng)逆變時(shí)所需要的變壓器隔離部分，在效率和成本上都有極大的提高。 Matlab搭建電路圖運(yùn)用第三章所介紹的原理進(jìn)行參數(shù)的選型和設(shè)計(jì)。 仿真波形和分析。第四章 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。在實(shí)際電感設(shè)計(jì)過程中，由于電感的成本、體積等因素的影響，一般只考慮取電感的下限值即可。所以，電感值選取的是否合適直接影響電路的整體工作性能。分別從以上幾方面考慮，在本系統(tǒng)中，IGBT的最大集射極電壓為直流電壓400V左右，考慮到器件開關(guān)過程中有電壓尖峰的影響，選取一定的電壓裕量（一般選為2～3倍）。它擁有單極性電壓驅(qū)動(dòng)MOSFET的優(yōu)點(diǎn)，又結(jié)合了雙極型GTR耐壓高、大電流的優(yōu)點(diǎn)。在高壓大容量系統(tǒng)中一般常使用IGBT模塊，由于MOSFET隨著電壓的升高其通態(tài)電阻也隨之增大，而IGBT在中容量系統(tǒng)中占有較大的優(yōu)勢(shì)，而在特大容量(100kVA以上)系統(tǒng)中，一般采用GTO作為功率開關(guān)元件。二極管承受的最大電壓是400V和最大電流14A的電流，所以選用Infineon公司快速恢復(fù)二極管IDP18E120，其主要參數(shù)為1200V/18A。三、開關(guān)管的參數(shù)選擇IGBT結(jié)合了GTR和MOSFET的優(yōu)點(diǎn)，所以Boost升壓斬波電路中選用IGBT作為開關(guān)管。本系統(tǒng)選用開關(guān)管的頻率為，當(dāng)時(shí)，有： （）所以選取。電流紋波系數(shù)的選取，需要考慮電感的飽和問題、減少IGBT中的峰值電流及電壓損耗問題，這里取電流紋波系數(shù)。： （）其中：是太陽(yáng)能電池陣列的輸出電壓，是直流母線DClink的電壓，也即Boost電路的輸出電壓，是開關(guān)管的開關(guān)周期，是Boost電路開關(guān)管的占空比，是開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，是開關(guān)管的截止時(shí)間。為了輸出電壓的穩(wěn)定，控制電路盡量增大占空比，使電壓增益變大以便于維持輸出電壓的恒定。尤其是上管驅(qū)動(dòng)采用外部自舉電容上電，使得驅(qū)動(dòng)電源路數(shù)目較其他IC 驅(qū)動(dòng)大大減小。因而能夠檢測(cè)到電壓的過零點(diǎn)，確定光伏并網(wǎng)逆變器電流跟蹤電網(wǎng)電壓的同步。輸出端的電流信號(hào)串接合適的電阻即可轉(zhuǎn)換為一定范圍的采樣電壓信號(hào)。四、交流側(cè)電流采樣電路通過霍爾電流傳感器得到一定比例的弱電壓信號(hào)。取得電壓傳感器的電壓幅值在[5V，+5V]范圍內(nèi)。其中的電壓跟隨器起到緩沖、隔離、帶負(fù)載能力提高的作用。電壓霍爾傳感器輸出的電流信號(hào)，經(jīng)過測(cè)量電阻R1變成電壓信號(hào)，又經(jīng)過RC濾波電路后，有一個(gè)電壓跟隨器經(jīng)一個(gè)限流電阻連接到串聯(lián)兩個(gè)穩(wěn)壓肖特基二極管后送入到DSP的AD0引腳。五、片外擴(kuò)展RAM由于本設(shè)計(jì)中的DSP采集的數(shù)據(jù)較多，對(duì)處理存儲(chǔ)容量有一定的要求，所以需要外接一塊RAM來擴(kuò)展容量。 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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的復(fù)雜性。當(dāng)不使用FIFO時(shí)，SCI接收器和發(fā)送器采用雙級(jí)緩沖傳送數(shù)據(jù)，SCI接收器有自己的獨(dú)立使能和中斷位，可以獨(dú)立操作，在全雙工模式下也可以同時(shí)操作。為TPS767D318提供5V輸入，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。EMUO和EMUI要上拉到DSP的電源。二、JTAG接口電路和輔助電源JTAG是JOINT TEST ACTION GROUP的簡(jiǎn)稱，是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試協(xié)議。 DSP芯片和時(shí)鐘晶振通過按鈕實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。為了節(jié)約成本，利用DSP芯片內(nèi)部的振蕩器電路，與無源晶體、起振電容一起連接成三點(diǎn)式振蕩器來產(chǎn)生穩(wěn)定時(shí)鐘。 DSP外圍設(shè)備 DSP系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)硬件電路圖的設(shè)計(jì)選用了Protel DXP軟件。，先進(jìn)的仿真調(diào)試功能，低功耗模式和省點(diǎn)模式。三個(gè)外部中斷，外設(shè)中斷擴(kuò)展模塊（PIE）支持45個(gè)外設(shè)中斷、三個(gè)32位CPU定時(shí)器、128位保護(hù)密碼。，哈佛結(jié)構(gòu)、快速中斷響應(yīng)和處理能力、統(tǒng)一尋址模式、高效的代碼轉(zhuǎn)換功能。 DSP概述一、DSP內(nèi)部結(jié)構(gòu)TMS320F2812處理器有較高的運(yùn)算精度（32位）以及系統(tǒng)的處理能力（達(dá)到150MIPS）。數(shù)字信號(hào)處理器的實(shí)現(xiàn)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)和信號(hào)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(shè)計(jì)自20世紀(jì)60年代以來，數(shù)字信號(hào)處理器（Digital Signal Processing，DSP）日漸成為一項(xiàng)比較成熟的技術(shù)，并在多項(xiàng)應(yīng)用領(lǐng)域逐漸取代傳統(tǒng)了傳統(tǒng)模擬信號(hào)處理系統(tǒng)。第三章 基于DSP的并網(wǎng)逆變器硬件電路的設(shè)計(jì) 并網(wǎng)逆變器總體結(jié)構(gòu)光伏并網(wǎng)逆變電器采用兩級(jí)式并網(wǎng)逆變器。但是在源負(fù)載功率基本接近時(shí)，斷電后負(fù)載的電壓和頻率變化很小，被動(dòng)檢測(cè)法就會(huì)失效。 孤島效應(yīng)的檢測(cè)方法現(xiàn)有的孤島效應(yīng)快速檢測(cè)系統(tǒng)就是檢測(cè)是否孤島運(yùn)行，如果出現(xiàn)孤島運(yùn)行，就讓光伏發(fā)電系統(tǒng)立即停止供電。當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)供電時(shí)，可能會(huì)發(fā)生同步的問題。主要有以下幾種情況：，由于太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)持續(xù)獨(dú)立供電給負(fù)載，將使得維修人員在進(jìn)行修復(fù)時(shí)，生命安全受到威脅。對(duì)于通常電網(wǎng)系統(tǒng)工作時(shí)可能出現(xiàn)的器件過流、器件過熱、器件驅(qū)動(dòng)信號(hào)欠壓、太陽(yáng)電池輸出欠壓以及電網(wǎng)過壓、欠壓等故障狀態(tài)，通過硬件電路檢測(cè)配合軟件進(jìn)行處理比較容易。其控制算法同樣需要對(duì)太陽(yáng)能電池輸出的電壓和電流進(jìn)行采樣。三、電導(dǎo)增量法電導(dǎo)增量法避免了功率擾動(dòng)觀察法的盲目性，可以判斷出最大功率點(diǎn)電壓與工作點(diǎn)電壓電壓之間的關(guān)系。如此反復(fù)的擾動(dòng)、觀察以及比較，使光伏電池達(dá)到最大功率點(diǎn)。保證使電壓工作點(diǎn)穩(wěn)定在附近，這就可以保證太陽(yáng)能電池最終具有在當(dāng)前環(huán)境下的最大功率輸出。這必然會(huì)降低光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率。三、SVPWM電流控制方式空間矢量PWM控制策略是依據(jù)逆變器空間電壓（電流）矢量切換來控制逆變器的一種新穎思路的控制策略。以作為滯環(huán)比較器的環(huán)寬，當(dāng)實(shí)際電網(wǎng)電流和給定電流的差值超過環(huán)寬時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生PWM波信號(hào)。 SPWM電流跟蹤方式這種方式的電流跟蹤控制特性與PI參數(shù)的設(shè)置有關(guān)，對(duì)于PI電路響應(yīng)要求快的系統(tǒng)，必須提高三角波載波頻率，以改善輸出波形[8]。 輸出電流控制方式采用電流型輸出的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，輸出電流的控制方式一般有SPWM（正弦波脈寬調(diào)制）電流跟蹤方式、SVPWM（空間矢量脈寬調(diào)制）、電流滯環(huán)瞬時(shí)比較方式、復(fù)合控制和重復(fù)控制等。選擇并網(wǎng)逆變器的輸出電流為被控變量，(a)所示，可以等效的認(rèn)為是逆變器給電網(wǎng)充電。但是鎖相環(huán)節(jié)響應(yīng)慢、逆變器輸出電壓值不易精確控制、出現(xiàn)環(huán)流現(xiàn)象。本設(shè)計(jì)采用電壓源輸入為主的方式，所以逆變器的并網(wǎng)輸出控制可分為電壓控制和電流控制?？刂齐娐返暮诵男酒荰I公司的TMS320F2812數(shù)字信號(hào)處理器，它的處理速度快，精度高，能夠在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。由于光伏最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）電壓低于交流側(cè)的峰值電壓，從而Boost電路使光伏電池陣列配置比較靈活，可實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)較寬范圍的電壓輸入，提高了光伏發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性能。經(jīng)過方案的比較論證以及考慮本系統(tǒng)針對(duì)小型的單相并入電網(wǎng)的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用無變器的兩級(jí)結(jié)構(gòu)，前級(jí)DC/DC直流升壓斬波變換器和后級(jí)DC/AC逆變器之間通過DCLink相連。交流側(cè)輸出電壓波形和相位則因?yàn)樨?fù)載阻抗情況的不同而不一樣。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋無功能量提供通道，逆變橋各橋必須并聯(lián)反饋二極管[6]。一、電壓型逆變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電壓型逆變并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)指的是直流側(cè)有一個(gè)直流電源或者并聯(lián)有大電容，使得直流側(cè)的電壓基本無脈動(dòng)，直流回路呈現(xiàn)低阻抗?fàn)顟B(tài)。如果考慮到后端的輸出控制方式，則可將其劃分為電壓源式電壓控制輸出（VSCV）、電流源式電壓控制輸出（CSCV）、電壓源式電流控制輸出（VSCC）、電流源式電流控制輸出（CSCC）四種。二、多級(jí)式光伏并網(wǎng)變換型多級(jí)式光伏并網(wǎng)變換型逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括：濾波、DC/DC直流斬波、DC/AC逆變電路、后級(jí)濾波電路等。 按功率變換級(jí)數(shù)分類通常按照功率在光伏發(fā)電系統(tǒng)的變換級(jí)數(shù)進(jìn)行分類可以分為兩種類型：?jiǎn)渭?jí)式光伏并網(wǎng)變換型和多級(jí)式光伏并網(wǎng)變換型。其中的DC/AC逆變器是有工頻SPWM（正弦脈寬調(diào)制）控制的，這種形式的電路在大功率的光伏發(fā)電系統(tǒng)中有應(yīng)用。它的缺點(diǎn)是能量傳遞的級(jí)數(shù)增多，這使得其中的能量損失變大。二、高頻隔離型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)高頻隔離型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)指光伏并網(wǎng)逆變器經(jīng)過兩次直流電逆變 成交流電能的變換。一、工頻隔離型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)工頻隔離型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本組成：太陽(yáng)能硅電池陣列、直流側(cè)的濾波器件、光伏并網(wǎng)逆變器、工頻變壓器、LC濾波電路等。太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)一般由太陽(yáng)能電池板陣列、充電蓄電池、逆變器和控制器等部分組成。其中硬件電路包括：直流斬波電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、逆變器電路、DSP控制電路、采樣硬件電路和輔助電源。SMA、KACO、Fronius、Ingeteam、Siemens、Studer、Xantrex、Danfoss、Conergy、Satcon、Powerone、Outback power等基本占領(lǐng)全球光伏逆變器市場(chǎng)份額。目前我國(guó)在小功率逆變器技術(shù)上與國(guó)外處于同一水平，在大功率并網(wǎng)逆變器上，還有一定的差距，大功率并網(wǎng)逆變器仍需進(jìn)一步發(fā)展和研究。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模雖然比較小，核心技術(shù)還處在不算成熟的階段，但未來光伏發(fā)電市場(chǎng)的巨大發(fā)展?jié)摿桶l(fā)展空間將給國(guó)內(nèi)光伏企業(yè)帶來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。 國(guó)內(nèi)研究的現(xiàn)狀由于我國(guó)在光伏發(fā)電等可再生能源發(fā)電技術(shù)的研究起步相對(duì)較晚，光伏發(fā)電只在一些尖端領(lǐng)域應(yīng)用比較多，核心技術(shù)方面和國(guó)外還有一定的差距。這些地方又有十分廣闊的面積，有利于大規(guī)模安置太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電設(shè)備，也有利于部分地區(qū)環(huán)境的改善。從2004年歐盟聯(lián)合研究中心預(yù)測(cè)的世界能源結(jié)構(gòu)大致變化發(fā)展趨勢(shì)[2]中可以看出，在接下來的近一百年里，石油、煤炭、天然氣等不可再生能源在一次能源消費(fèi)中所占的比例將呈下降趨勢(shì)，而太陽(yáng)能光伏發(fā)電則會(huì)大比例的增加。例如，一些分散的農(nóng)牧戶、基站的通信設(shè)備供電、氣象、國(guó)防等。能源短缺和環(huán)境惡化加快了人類去尋找替代能源的進(jìn)程，各國(guó)都在大力發(fā)展新能源。 DSP。然后提出了以逆變器DC/AC變換技術(shù)為核心的單相光伏并網(wǎng)逆變器的硬件電路設(shè)計(jì)方案，并在Matlab軟件上進(jìn)行了仿真測(cè)試。本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)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)學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)：專 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化班 級(jí)： 指導(dǎo)教師： 41畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文）基于DSP的光伏并網(wǎng)逆變器硬件電路的設(shè)計(jì)摘 要由于近年來不可再生能源的不斷消耗，能源危機(jī)日益凸顯，各國(guó)都在加緊開發(fā)新能源。論文首先介紹了太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了利用DSP控制光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的基本原理。 inverter。環(huán)境、能源和可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為人類迫切要解決的問題。過去太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中因?yàn)樘?yáng)能電池的制造成本比較高，所以太陽(yáng)能光伏發(fā)電只能