【正文】 MW 生產(chǎn)能力約為 58MW，累計(jì)用量約為 15MW，同國(guó)外相比有很大差距 !光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小，水平低，生產(chǎn)成本高，市場(chǎng)培育遲緩，其總體水平落后國(guó)外約 15 年。 20xx 年，電池產(chǎn)量約150 MW，組件產(chǎn)量約 284 MW，國(guó)內(nèi)安裝量約 5 MW，累計(jì)安裝量 70 MW。 20世紀(jì) 90 年代以后，隨著成本的降低，太陽(yáng)電池產(chǎn)量迅速增長(zhǎng)，太陽(yáng)電池開始向工業(yè)領(lǐng)域和農(nóng)村電氣化應(yīng)用發(fā)展，市場(chǎng)穩(wěn)步擴(kuò)大。同時(shí)對(duì)于目前的一些能源問(wèn)題，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)都可以很好的解決，這將會(huì)對(duì)我們社會(huì)所面臨的能源問(wèn)題做出相當(dāng)大的貢獻(xiàn)。盡管中國(guó)的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究開始不久，但中國(guó)有豐富的太陽(yáng)能資源。在中國(guó)水電和風(fēng)力發(fā)電已成為商業(yè)發(fā)電，但他們的資源是有限的，他們不可能即使利用所有的資源滿足未來(lái)的需求。 太陽(yáng)能光伏發(fā)電的現(xiàn)狀 ............................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 Matlab simulation 目錄 摘要 ..................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。然后提出了以逆變器 DC/AC 變換技術(shù)為核心的光伏離網(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。光伏離網(wǎng)逆變器中逆變電路的設(shè)計(jì) 摘 要 由于近年來(lái)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)能光伏發(fā)電的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了利用 DSP 控制光伏離網(wǎng)系統(tǒng)的基本原理。 DSP。 本課題的意義 ....................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。因此，發(fā)展可再生能源是全球未來(lái)的能源發(fā)展的必由之路。技術(shù)相關(guān)的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)通過(guò)了世界廣泛的研究并已經(jīng)取得了很大進(jìn)展。因此，將來(lái)光伏發(fā)電系 統(tǒng)的發(fā)展前景會(huì)很樂(lè)觀。 1958 年開始對(duì)太陽(yáng)能光伏電池進(jìn)行研究，并于 1971 年將光伏電池成功應(yīng)用于東方紅 2號(hào)衛(wèi)星； 1973 年開始太陽(yáng)能光伏電池的地面應(yīng)用研究；從 20 世紀(jì) 70 年代初到 80年代末，由于成本高，太陽(yáng)電池在地面的應(yīng)用非常有限。 20xx～ 20xx 年，受德國(guó)市場(chǎng)的巨大需求影響，國(guó)內(nèi)光伏企業(yè)的產(chǎn)能迅速擴(kuò)展，產(chǎn)量迅速增長(zhǎng)。據(jù)了解，隨著國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能光伏發(fā)電的大規(guī)模應(yīng)用及快速發(fā)展，其上游的多晶硅大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)已日趨成熟，尤其是從國(guó)內(nèi)及全球現(xiàn)有生產(chǎn)工藝水平看，已可實(shí)現(xiàn)整個(gè)多晶硅生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈和系統(tǒng)內(nèi)部的封閉運(yùn)行，從而接近零排放水平。使他們達(dá)到人均擁有發(fā)電容量 100 瓦的水平。投入使用以來(lái)共發(fā)電 200多萬(wàn)度。這套光伏發(fā)電系統(tǒng)總投資約 1000 萬(wàn)元，總裝機(jī)容量為 100 千瓦。通過(guò)光伏并網(wǎng)逆變器與公共電網(wǎng)并接，實(shí)現(xiàn)了與公共電網(wǎng)的互聯(lián)、互通和互補(bǔ)。該系統(tǒng)將穩(wěn)定運(yùn)行 25年，累計(jì)可生產(chǎn)約 475 萬(wàn)度綠色電力，可減排 2500 多噸廢氣．替代 1500 噸標(biāo)準(zhǔn)煤。相當(dāng)于新建一個(gè) 30 萬(wàn)千瓦的電站，而且是峰值發(fā)電。 (5)其他建設(shè)項(xiàng)目 西部 7省無(wú)電鄉(xiāng) 村通信工程項(xiàng)目、無(wú)錫國(guó)家工業(yè)設(shè)計(jì)園 300千瓦屋頂并網(wǎng)光伏系統(tǒng)、上海崇明島生態(tài)公園 85 千瓦屋頂光伏系統(tǒng)、香港灣仔政府大樓屋頂光伏系統(tǒng)、廣州十萬(wàn)個(gè)光伏屋頂計(jì)劃、烏拉特后期 1MW 沙漠太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)電站，該電站將是目前國(guó)內(nèi)最大的沙漠太陽(yáng)能光伏電站。據(jù)歐盟估計(jì)，全球光伏市場(chǎng)將從現(xiàn)今的 3 000 MW 增加到 2020 年的 70 GW。并制定相應(yīng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展計(jì)劃。意大利 1998 年實(shí)行“全國(guó)太陽(yáng)能屋頂計(jì)劃”，總?cè)萘?50MWp，在這類系統(tǒng)中，規(guī)模最大的是 1997 年 6 月美國(guó)宣布的“百萬(wàn)太陽(yáng)能屋頂計(jì)劃”，到20xx 年將安裝 101． 4 萬(wàn)套光電系統(tǒng)，總安裝量 3025MWp。美國(guó)能源部預(yù)測(cè)，在今后十年內(nèi)世界太陽(yáng)電池銷售量將以年均 30％的速度增長(zhǎng)，到 20xx 年將達(dá)到 ，累計(jì)容量將達(dá)到 20GWp。雖然受金融危機(jī)影響，德國(guó)、西班牙對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電的扶持力度有所降低，但其它國(guó)家的政策扶持力度卻在逐年加大。 太陽(yáng)能光伏發(fā)電的概述 太陽(yáng)能發(fā)電可分為光熱發(fā)電和光伏發(fā)電兩種。太陽(yáng)能電池經(jīng)過(guò)串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)即可形成大面積的 太陽(yáng)電池 組件，再配合上 功率 控制器等部件，就形成了光伏發(fā)電裝置。 10%,50Hz,輸出功率 =100W，效率 80%。 (4) 通過(guò)建立離網(wǎng)逆變器的仿真模型 ,并采用直流電源供電 ,實(shí)現(xiàn)逆變電路的MATLAB 仿真并進(jìn)行分析。因大功率光伏模塊安裝、維護(hù)方便，因此在光伏發(fā)電系統(tǒng)中 200Wp 以上的光伏模塊更受歡迎。如果不加以控制直接用于給負(fù)載提供能量，則很難有較好地發(fā)揮光伏模塊轉(zhuǎn)換效率。該環(huán)節(jié)的主要指標(biāo)要求是變換的高可靠性和高轉(zhuǎn)換效率。還有一種不含蓄電池的發(fā)電系統(tǒng)，這種系統(tǒng)稱為“不可調(diào)度式光伏發(fā)電系統(tǒng)”。獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)主要包括光伏電池陣列、蓄電池組、控制器和逆變器及負(fù)載等部分。 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)有帶蓄電池組和不帶蓄電池組之分。 交 流 負(fù) 載蓄 電 池控制器光伏電池組件D C / D C 變換 器直 流 負(fù) 載D C / A C 變換 器電 網(wǎng) 圖 22 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng) 混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)是指在光伏發(fā)電的基礎(chǔ)上增加一組發(fā)電系統(tǒng)，以彌補(bǔ)光伏發(fā)電系統(tǒng)受環(huán)境變化影響較大造成的陣列發(fā)電不足，或電池容量不足等因素帶來(lái)的供電 不連續(xù)。但是， 風(fēng) /光互補(bǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)存在：一次性投資較大，并需定期更換蓄電池等缺點(diǎn)。光生電動(dòng)勢(shì)使 P 區(qū)和 N區(qū)分別帶正負(fù)電，從而產(chǎn)生光生伏特效應(yīng)。 （ 1）異質(zhì)結(jié) 光伏電池。在同一個(gè)半導(dǎo)體材料構(gòu)成一個(gè)或多個(gè) PN 結(jié)。其原理是基于在一定條件下金屬 — 半導(dǎo)體接觸時(shí)產(chǎn)生類似于 PN 結(jié)可整流接觸的肖特基效應(yīng)。這種光伏電池大大地減少半導(dǎo)體材料的消耗（薄膜厚度以 μ m計(jì)）從而大大地降低了光伏電池的成本。鑒于波長(zhǎng)短的光子能量大，在硅中的穿透深度小的特點(diǎn)，充分利用太陽(yáng)光中不同波長(zhǎng)的光，通常是讓波長(zhǎng)最短的光線被最上邊的寬禁帶材料電池吸收，波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光線能夠透射進(jìn)去讓下邊禁帶較窄的材料電池吸收，這就有可能最大限度地將光能變成電能。 按電池材料分類： （ 1） 硅光伏電池：包括單晶硅光伏電池、多晶硅光伏電池和非晶硅光伏電池。但多晶硅光伏電池成本較低。非晶硅材料基本被制成薄膜電池形式。硫化鎘分單晶或多晶兩種，它常與其他半導(dǎo)體材料合成使用，如硫化亞銅 /硫化鎘光伏電池、碲化鎘 /硫化鎘光伏電池、銅銦硒 /硫化鎘光伏電池等。其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換效率低、價(jià)格便宜、輕便，易于大規(guī)模生產(chǎn)。 數(shù)字信號(hào)處理器是利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ玫奶幚碓O(shè)備，以數(shù)值計(jì)算的方式對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、變換、綜合、估計(jì)與識(shí)別等加工處理，從而達(dá)到拾取信息和控制的目的。諾依曼結(jié)構(gòu)的處理器相比有了本質(zhì)的改進(jìn)，為復(fù)雜信號(hào)處理算法和控制算法的實(shí)現(xiàn)提供了良好的實(shí)現(xiàn)平臺(tái) [11]。 圖 DSP內(nèi)部結(jié)構(gòu) 通過(guò) DSP 的結(jié)構(gòu)可以歸納出 DSP 的以下特點(diǎn)： COMS 技術(shù)，主頻達(dá) 150MHz（時(shí)鐘周期 ）、功耗低、 Flash 編程電壓為 。引導(dǎo)（ BOOT） ROM,外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展接口。 ，串行外設(shè)接口（ SPI）、兩個(gè) UART 接口模塊（ SCI）、增強(qiáng)的 接口模塊、多通道緩沖串口（ McBSP）。因此， CPU 將所有的外設(shè)都映射到了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間。為了節(jié)約成本，利用DSP 芯片內(nèi)部的振蕩器電路，與無(wú)源晶體、起振電容一起連接成三點(diǎn)式振蕩器來(lái)產(chǎn)生穩(wěn)定時(shí)鐘。其電路連接如圖 。這樣就可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)按鈕復(fù)位。 JTAG 的工作原理：在器件內(nèi)部定義一個(gè) TAP（ TEST ACCESS PORT，測(cè)試訪問(wèn)口），通過(guò)專用的 JTAG 測(cè)試工具對(duì)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試和調(diào)試。其中， 主要為該器件的內(nèi)部邏輯提供電壓，包括 CPU和其他所有的外設(shè)邏輯。其設(shè)計(jì)原理圖如圖 。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。 A/D 轉(zhuǎn)換調(diào)理電路與 DSP 的連接如圖 所示。電平轉(zhuǎn)換電路與 DSP之間的連線如圖 所示。其余管腳的連接如圖 。 在本課題中，所用到的直流變換部分的電路只要求升壓，所以這里只對(duì)升壓斬波電路（ boost 電路）進(jìn)行敘述。 為了使光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠不間斷的往外輸出功率，前級(jí)的 Boost 升壓斬波電路應(yīng)該工作在電感足夠大電流連續(xù)的模式下。 由于電感一直處于充電、放電過(guò)程，而且充放電過(guò)程都是曲線的，所以電感電流不是一個(gè)直流分量，還存在紋波量，其中紋波分量由電感兩端的電壓： * ll dIULdt? （ ） 可得流過(guò)電感的電流變化量： *PV onl UTI L?? （ ） 電感電流的紋波系數(shù)的定義 ： lliI? ?? 。工作頻率過(guò)高，則輸出波形諧波含量少，有利于濾波器的設(shè)計(jì)。由電容兩端電流的變化量： dcdUIC dt? ? ? （ ） 電容兩端電壓的變化量 ： sdc dcITU C???? （ ） 上下同乘 dcU 得 ： 0 sdc dc dcPTU CU??? （ ） 電容電壓的 紋 波系數(shù) dcdcUU? ?? 。本設(shè)計(jì)最終采用的 IGBT其主要參數(shù)為：900V。該電路可以有效地吸收開關(guān)管關(guān)斷時(shí)線路中的雜散電感上產(chǎn)生的感應(yīng)峰值電壓，使開關(guān)管源 — 漏電壓尖刺箝位在電源電壓左右，從而保證開關(guān)管不會(huì)過(guò)壓擊穿。 因而 RCD 箝位式緩沖電路成為 IGBT 器件最實(shí)用的緩沖電路 之一。在低壓小容量系統(tǒng)中較常使用的器件為 MOSFET，因?yàn)?MOSFET 具有較高的開關(guān)頻率和較低的通態(tài)壓降，以及正的溫度系數(shù)，熱穩(wěn)定性較好。因此，針對(duì)本設(shè)計(jì)逆變系統(tǒng)的特點(diǎn)，選用 IGBT 作為開關(guān)器件。 ，在 IGBT 開關(guān)過(guò)程中，最大集射極電壓 cesU 不能超過(guò)器件的最高耐壓值，否則器件將會(huì)被過(guò)壓擊穿而損壞。綜上所述，本設(shè)計(jì)最終采其主要參數(shù)為： 900V。 （ 2）逆變器的矢量三角形關(guān)系 從逆變器的矢量三角形關(guān)系可以得出： 0 NNU j LI U??? （ ） 于是可得它們的基波幅值滿足下面公式： ? ?2220 NNU LI U??? （ ） 由 SPWM 正弦脈寬調(diào)制理論可以得到 0 dcU mU? 。 三、交流測(cè)輸出濾波電容的設(shè)計(jì) 由于電感和電容一起構(gòu)成 LC 式的阻高頻通低頻的低通濾波器，有效的抑制了高次諧波，同時(shí)又要遠(yuǎn)大于基波的頻率，避免輸出電流發(fā)生畸變，一般取電流的基波頻率為 10～ 20倍的基波頻率，本文取 13倍的基波頻率進(jìn)行分析。其控制的一個(gè)電路拓?fù)淙鐖D 所示。幅值不同的正弦參考波產(chǎn)生寬度不同的 SPWM 波。其中，只有兩種開關(guān)模式有輸出電壓（ S1， S4 開； S2， S3 開。三角載波的時(shí)間是開關(guān)管的周期來(lái)產(chǎn)生的。因此，本文設(shè)計(jì)中采用了增量式 PI 算法。 圖 SPWM波生成的原理 在本課題 SPWM 波生成的方法為： 利用 DSP 中的事件管理模塊 (EvA)可以產(chǎn)生 SPWM 波。 其生成的步驟為：在程序的初始化部分建立一個(gè)正弦表，在系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)候可以通過(guò)查表的方式得到想要的數(shù)據(jù)。為了同一橋臂的上下的開關(guān)管直通，兩路互補(bǔ)的 PWM 信號(hào)還需要要通過(guò)死區(qū)時(shí)間寄存器 (DBTCONx)來(lái)設(shè)置一定的死區(qū)時(shí)間。對(duì)于旁路輸入還有電流的檢測(cè)，和交流電壓的檢測(cè)類似，這里就不多說(shuō)