【正文】 he author proposes a perturbation and observation method which is based on the controller mentioned in this article by analyzing a variety of monly used methods of maximum power point tracking.Keywords: Singlephasephotovoltaic。s fossil energy is limited, and it will be consumed one day. With the reduction of fossil fuels, its price will increase, which would seriously restrict the development of production and improvement of living standards. Therefore, renewable energy is an important resource to meet the world39。并推導(dǎo)出一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用的控制方程。太陽(yáng)能憑借其在以上幾方面的優(yōu)點(diǎn)受到全球的高度關(guān)注。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)摘 要 隨著社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，環(huán)境污染和能源短缺問(wèn)題的日益嚴(yán)重，尋找一種大儲(chǔ)備、無(wú)污染、易獲取的新能源己經(jīng)上升到世界各國(guó)的日程；對(duì)能源的需求量在不斷增長(zhǎng)，全球范圍內(nèi)的能源危機(jī)也日益突出?？稍偕茉词菨M足世界能源需求的一種重要資源，特別是對(duì)于我們這個(gè)人口大國(guó)來(lái)講更加重要。首先，詳細(xì)分析了光伏逆變發(fā)電系統(tǒng)的不同主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的工作原理和特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上選用了一種比較簡(jiǎn)單的電路拓?fù)洹?關(guān)鍵詞: 單相光伏； 逆變器； 最大功率點(diǎn)跟蹤； DSPABSTRACTWith the continuous development of social production, environmental pollution and energy shortage have bee a very serious problem, so searching for a new kind of energy which is large in reserve, pollutionfree, and easy to obtain has risen to the agenda of the world. Moreover, the demand for energy is growing, and worldwide energy crisis has bee increasingly prominent. However, earth39。 DSP目 錄 1緒論 1 光伏系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景 1 國(guó)外光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀 1 國(guó)內(nèi)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀 2 畢業(yè)設(shè)計(jì)要求： 22 單相逆變器的工作原理與理論分析 4 4 4 光伏系統(tǒng)的容量設(shè)計(jì) 6 6 6 光伏組件方陣 6(由于不在本設(shè)計(jì)計(jì)劃內(nèi)，所以略減) 8 8 逆變器的分類(lèi) 9 單相光伏逆變器主電路設(shè)計(jì) 9 電壓型逆變電路的特點(diǎn) 10 11 逆變器的參數(shù)計(jì)算與器件選定 12 12 14 153 單相太陽(yáng)能的DC—DC變換（Boost電路） 16 16 DC——DC變換電路 16 Boost電路電感的設(shè)計(jì) 18 Boost電路電容的設(shè)計(jì) 22 開(kāi)關(guān)管和二極管的選型設(shè)計(jì) 23 23 二極管的設(shè)計(jì) 23 其他參數(shù)的選取 234 太陽(yáng)能獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 24 24 24 DSP概述 24 控制芯片TMS320F2812DSP簡(jiǎn)介 24 基于TMS320F2812DSP的控制系統(tǒng) 25 控制面板 25 CPLD接口電路 26 驅(qū)動(dòng)電路 26 Boost電路開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電路 28 285 系統(tǒng)硬件資源分配 29 29 PWM的輸出 29 PDPINT引腳 29 296 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 31： 31 系統(tǒng)主程序流程圖 32 定時(shí)器中斷子程序 33 PI環(huán)控制子程序流程圖 34 SPWM脈沖發(fā)生子程序流程圖 357 最大功率點(diǎn)跟蹤控制MPPT 378 太陽(yáng)光跟蹤系統(tǒng) 39結(jié) 論 40參考文獻(xiàn)： 41翻譯部分 1英文原文 1中文譯文 10致 謝 181緒論中國(guó)地處北半球，幅員遼闊，大部分地區(qū)位于北緯45186。年)[140千卡/(厘米2例如:被人們稱(chēng)為“日光城”的拉薩市，1961一1970年間的年平均日照時(shí)數(shù)為3005. 7小時(shí)相對(duì)日照率為68%年平均晴天為108. 5天，陰天為98. 8天，太陽(yáng)總輻射為8160兆焦/(米2例如素有“霧都”之稱(chēng)的成都市，1961一1970年，年平均日照時(shí)數(shù)僅為1152. 2小時(shí)，相對(duì)日照率為26 %，年平均晴天為24. 7天，陰天達(dá)244. 6天。一帶，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心。地區(qū)，太陽(yáng)能的分布情況與一般的太陽(yáng)能隨緯度而變化的規(guī)律相反，太陽(yáng)能不是隨著緯度的增加而減少，而是隨著緯度的增加而增加。光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用在當(dāng)今世界，特別是在非洲、南美、澳洲及業(yè)洲等各國(guó)，普遍受到重視。 近幾年國(guó)際上光伏發(fā)電快速發(fā)展，美國(guó)、歐洲及日本制定了龐大的光伏發(fā)電發(fā)展計(jì)劃。在1981年一1990年間，我國(guó)的光伏工業(yè)得到一定的鞏固與發(fā)展，并在一些應(yīng)用領(lǐng)域建立了示范工程。我國(guó)西部幅員遼闊、地廣人稀、負(fù)荷密度小，不利于常規(guī)電網(wǎng)的延伸?，F(xiàn)在，江蘇的無(wú)錫尚德，陜西的西安華朗,保定的天威英利，寧波太陽(yáng)能，南京中電光伏，上海太陽(yáng)能科技，云南天達(dá)和常州天臺(tái)等在光伏發(fā)電行業(yè)，設(shè)備的研發(fā)等領(lǐng)域技術(shù)已趨于成熟。具體包括以下內(nèi)容：（1）對(duì)單相太陽(yáng)能逆變電源控制方案進(jìn)行對(duì)比與選擇；（2）對(duì)單相太陽(yáng)能逆變電源控制回路進(jìn)行理論計(jì)算與選擇；（3）對(duì)最大太陽(yáng)能的利用與跟蹤算法進(jìn)行研究；（4）對(duì)單相太陽(yáng)能逆變電源控制回路進(jìn)行計(jì)算及電路設(shè)計(jì)；通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，更進(jìn)一步掌握對(duì)單相太陽(yáng)能逆變電源控制系統(tǒng)的理論計(jì)算和設(shè)計(jì)手段，提高自身的知識(shí)水平。在本系統(tǒng)中，太陽(yáng)能電池板輸出的額定直流電壓為50~80V之間，通過(guò)DC/DC變換器將電能轉(zhuǎn)換為DClink的直流電。一般來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)主要包括太陽(yáng)能電池陣列、控制器、蓄電池組和逆變器等部分。不足之處是：其一、照射的能量分布密度??；其二、獲得的能源與四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關(guān)；造價(jià)比較高。電壓型的特征是直流側(cè)采用電容進(jìn)行直流儲(chǔ)能，從而使直流側(cè)呈低阻抗的電壓源特性。同時(shí)要注意協(xié)調(diào)系統(tǒng)工作的最大可靠性和系統(tǒng)成本兩者之間的關(guān)系，在滿足系統(tǒng)工作的最大可靠性基礎(chǔ)上盡量地減少系統(tǒng)成本。14’～133176?！嬷g；～℃。太陽(yáng)電池方陣應(yīng)牢固固定在支架上，方陣支架要有足夠的強(qiáng)度和剛度。獨(dú)立光伏系統(tǒng)一般用蓄電池作儲(chǔ)能裝置，所以方陣的工作電壓通常設(shè)計(jì)成與蓄電池的標(biāo)稱(chēng)電壓相一致，如6V、12V、348V等等。（3）計(jì)算太陽(yáng)能陣列工作電流。VT＝－25VF（6）計(jì)算太陽(yáng)能電池陣列工作電壓VP。隨著太陽(yáng)能電池溫度的增加，開(kāi)路電壓減少，大約每升高1186。所以，太陽(yáng)直射的夏天，盡管太陽(yáng)輻射量比較大，如果通風(fēng)不好，導(dǎo)致太陽(yáng)電池溫升過(guò)高，也可能不會(huì)輸出很大功率。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池處于浮充放電狀態(tài)，夏天日照量大，除了供給負(fù)載用電外，還對(duì)蓄電池充電；在冬天日照量少，這部分貯存的電能逐步放出，在這種季節(jié)性循環(huán)的基礎(chǔ)上還要加上小得多的日循環(huán)，白天方陣給蓄電池充電，（同時(shí)方陣還要給負(fù)載用電），晚上則負(fù)載用電全部由蓄電池供給。在水情遙測(cè)系統(tǒng)中，連續(xù)陰雨天的長(zhǎng)短決定了蓄電池的容量，由遙測(cè)設(shè)備在連續(xù)陰雨天中所消耗能量安時(shí)數(shù)加上20%因子，再加上10%電池自放電能安時(shí)數(shù)便可計(jì)算出蓄電池的容量源。光伏系統(tǒng)為交流負(fù)載供電時(shí)，都要用逆變器。（2）要求具有較高的可靠性。這是由于在中、大容量系統(tǒng)中，若采用方波供電，則輸出將含有較多的諧波分量，高次諧波將產(chǎn)生附加損耗，許多光伏發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)載為通信或儀表設(shè)備，這些設(shè)備對(duì)電網(wǎng)品質(zhì)有較高的外，當(dāng)中、大容量的光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，為避免鐸公共電網(wǎng)的電力污染，也要求逆變電源輸出正弦波電流。依據(jù)題目設(shè)計(jì)要求，本文選用單相逆變器。缺點(diǎn)是：含有高次諧波，在變壓器等負(fù)載中會(huì)產(chǎn)生附加損耗，對(duì)通信設(shè)備有干擾。為了得出較穩(wěn)定的系統(tǒng)輸出波形，本系統(tǒng)采用正弦波。 單相光伏逆變器主電路設(shè)計(jì)光伏發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器在主電路其占據(jù)著不可替代的位置，它是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心。其工作原理為：逆變器是由IGBT等功率開(kāi)關(guān)器件構(gòu)成，控制電路使其開(kāi)關(guān)元件有一定規(guī)律的連續(xù)開(kāi)通和關(guān)斷，使輸出電壓極性正負(fù)交替，將直流輸入轉(zhuǎn)換為交流輸出。前級(jí)是DC—DC變換器（升壓型斬波器），根據(jù)負(fù)載的大小用來(lái)提升光伏陣列電壓以達(dá)到一個(gè)合適的水平，將光伏陣列輸出的直流電壓變換為適合用于逆變環(huán)節(jié)的直流形式，同時(shí)實(shí)現(xiàn)光伏電池輸出最大功率點(diǎn)的跟蹤功能，使光伏模塊穩(wěn)定的工作在最大功率點(diǎn)即MPPT。結(jié)合本文的需要，選用電壓型單相全橋逆變器。RLC諧振負(fù)載有串聯(lián)型和并聯(lián)型；將RLC串聯(lián)可組成串聯(lián)諧振逆變器，串聯(lián)諧振逆變器采用電壓型逆變器。 （3）阻感負(fù)載時(shí)需提供無(wú)功功率。全橋逆變器電路為H型橋臂，可看成兩個(gè)半橋電路組合而成。且每個(gè)橋臂由開(kāi)關(guān)器件和反并聯(lián)二極管組成，負(fù)載連接到橋臂的中點(diǎn)。因而，電感值選取的合適與否直接影響電路的工作性能。另外需要特別指出的是，以上的計(jì)算是建立在額定輸出電壓，即=220V的基礎(chǔ)上，考慮到實(shí)際負(fù)載下電壓的波動(dòng)范圍，在設(shè)計(jì)電感時(shí)，最終選取電感值為=5mH。本設(shè)計(jì)逆變器輸入電壓為400V，輸出功率為2KW，逆變器開(kāi)關(guān)頻率為10KHZ，RLC諧振負(fù)載，其等效電阻為 ==80 Ω （2—11）負(fù)載上的電流幅值為： （2—12）即 =5 Ａ （2—13）開(kāi)關(guān)管、上的電壓定額為: （2—14）即 =3400=1200 V （2—15）式中裕量取其為3倍開(kāi)關(guān)管、上的電流定額為： （2—16）即 =(～2)5=10 Ａ （2—17）式中裕量取其為2倍逆變電源的主功率元件的選擇至關(guān)重要，目前使用較多的功率元件有達(dá)林頓功率晶體管（BJT），功率場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET），絕緣柵極晶體管（IGBT）和可關(guān)斷晶閘管（GTO）等，在小容量低壓系統(tǒng)中使用較多的器件為MOSFET，因?yàn)镸OSFET具有較低的通態(tài)壓降和較高的開(kāi)關(guān)頻率，在高壓大容量系統(tǒng)中一般均采用IGBT模塊，這是因?yàn)镸OSFET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（10OkVA以上）系統(tǒng)中，一般均采用GTO作為功率元件。電流容量：在IGBT工作過(guò)程中，集電極峰值電流必須處在IGBT開(kāi)關(guān)安全工作區(qū)以內(nèi)（即小于兩倍的額定電流）。緩沖電路采用單個(gè)電容的方法。 為了使光伏陣列所產(chǎn)生的直流電源逆變成交流電后向負(fù)載（用戶）供電，就必須對(duì)逆變器的輸出波形實(shí)時(shí)跟蹤控制，使其逆變出的電壓，頻率，波形符合負(fù)載需要。（2）按電路形式分為：降壓電路 ；升壓電路 ；升降壓電路 或。 DC——DC變換電路定義DCDC：直流――直流變換器（DC－DC Converter）的功能是將一種直流電變換為另一種固定或可調(diào)電壓的直流電，又稱(chēng)為直流斬波器（DC Chopper）。（2）輸出阻抗為零。一般結(jié)構(gòu)：圖3—1 DCDC變換一般結(jié)構(gòu)雙開(kāi)關(guān)器件DCDC變換器有兩級(jí)串接升壓型和半橋式(BuckBoost)換器。像圖3—2那樣在電源與負(fù)載之間串接一個(gè)通——斷控制的開(kāi)關(guān)的器件絕不可能使負(fù)載獲得高于電壓的直流電壓。圖3—2就是在這一啟發(fā)下利用一個(gè)全控型開(kāi)關(guān)和一個(gè)續(xù)流二極管加上電感、電容構(gòu)成的直流——直流升壓變換電路——Boost變換器。當(dāng)電感電流連續(xù)時(shí)，Boost變換器存在兩種開(kāi)關(guān)狀態(tài)，即（1）VT導(dǎo)通，VD截止。對(duì)一般的變換器來(lái)說(shuō)，電源電壓下降時(shí)，為了使輸出電壓穩(wěn)定，控制線路總是盡量增大占空比，使電壓增益變大來(lái)維持輸出電壓恒定。秒平衡)，即 （3—1）其中：——是太陽(yáng)能的輸出電壓；——直流側(cè)的電壓，也即Boost電路的輸出電壓；——開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)周期；D ——占空比；——開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間；——開(kāi)關(guān)管的截止時(shí)間。因?yàn)橹C波越高，濾波越容易，濾波器體積也就越小，因此，在DCDC變換電路當(dāng)中，開(kāi)關(guān)頻率往往較高。 Boost電路電容的設(shè)計(jì)對(duì)于連續(xù)導(dǎo)電模式，假如流經(jīng)二極管電流的所有紋波電流成分都流經(jīng)電容器，而平均值流經(jīng)負(fù)載電阻。 二極管的設(shè)計(jì)升壓斬波電路中的二極管應(yīng)具有較低的通態(tài)壓降和快反恢復(fù)特性，在電路中承受最大400V的電壓和最大11A的電流，因此選用DSEI30~06，其主要參數(shù)為電壓：600V，電流為30A。經(jīng)由詢問(wèn)、查閱資料等一些經(jīng)驗(yàn)值可得：輸入電容的值一般取500Uf4 太陽(yáng)能獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) （1）功率為——2KW； （2）采取的與負(fù)載隔離方式為——無(wú)隔離，即無(wú)變壓器；（3）MPPT的范圍為——125～600V；（4）太陽(yáng)能電池板的最大空載電壓為——600V；（5）最大的直流輸入電流為——11A；（6）最大的功率為——2200