【正文】 箝位原理為： 在穩(wěn)態(tài)時，無論開關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。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。 ：在 IGBT 開關過程中，會產(chǎn)生大量的開關損耗而使器件發(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 。 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??。 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 ，拓撲結構采用單相全橋逆變電路。） S1， S4 開，輸出為正 ； Q2， Q3 開，輸出為負。其運算的程序框圖如圖 所示： 初 始化采 樣 實 際 值讀 取 參 考 值計 算 兩 者 的偏 差e ( 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。假設在一個正弦波周期內(nèi) 采樣的次數(shù)為NX，則在第 n 個點的采樣值為式 ()所示 ： NXnNXnYn ??????????? 43210)2s i n( 、? () 在實際的使用的過程中，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)負值，從上式可以看出當 2NXn? ， Yn0，此時就不能正常使用了，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 中的計數(shù)周期值。 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)逆變器仿真測試 Boost 升壓電路仿真測試 Boost升壓斬波電路是將光伏太陽能電池陣列輸出的電壓進行升壓變換，電路結構簡單，效率較高、控制也較為簡單。 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，將旁路檢測的電壓通過變壓器的變壓后，通過分壓和 RC 濾波電路后輸入到 DSP 的對應端口；頻率采樣是通過放大電路后送到 DSP 的 CAP 過零捕獲來進行頻率采樣的。采用定時中斷，在每個開關周期，程序從參考正弦表中獲得相應的數(shù)字量，并將它賦值給比較寄存器 CMPRx（ x= 3）。 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過去的狀態(tài)有關，計算式中要對過去的誤差進行累加，累加運算編程不太方便，計算量也較大，用微處理器實現(xiàn)此算法，很容易發(fā)生數(shù)據(jù)溢出，會導致 u（ k）的大幅度 變化，這在實際情況中是不允許的。開； S3， S4 開。 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。我們可以 從以下幾個方面來選取電感值： （ 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，通過電感基本的伏安關系 *diULdt?? 可得： 0 onT ll UI dtL??? （ ） 其中 lU 為電感的電壓，當輸出電壓在峰值附近即 0 gridUU? 時，輸出電流的紋波系數(shù)最大，設此時開關管的開關周期為 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???? （ ） 進一步化簡可得： **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? ? ? ? ? 所以開關管的工作頻率為 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? 。在 IGBT 選擇中，需要注意以下幾個方面的問題： ：在 IGBT 工作過程中，集電極峰值電流 cMI 必須要處于 IGBT 開關安全工作區(qū)以內(nèi)。如圖 所示 : S 1S 3S 2S 4UdCdLZ負載CiLUo u t 圖 單相全橋逆變電路 一、 IGBT 開關管的選擇 逆變器的功率開關器件的選擇至關重要，目前使用較多的功率 開關器件有門極可關斷晶閘管 (GTO)，雙極結型晶體管 (BJT)，金屬氧化物功率場效應管 (MOSFET)和絕緣柵極晶體管 (IGBT)等。 功率開光管的緩沖電路的設計 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。 二、直流母線穩(wěn)壓電容參數(shù)的設計 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。 整理可得： 11dcPVUU ?? ? （ ） 本系統(tǒng)中，太陽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 ～ 。 LCC 4abQ 2Q 3Q 4Q 5Z負載C 5D 1C 1ISILR 1C 2D 2蓄電池C 3L 2Q 1D 3P V 圖 主電路拓撲 DCDC 部分的電路拓撲 適用于直流轉(zhuǎn)換部分的電路拓撲有：降壓斬波電路（ busk 電路），升壓斬波電路（ boost 電路），升降壓斬波電路（ buckboost 電路）等等。 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。 SCI 模塊采用標準非歸 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進行數(shù)字通信。 圖 JTAG接口電路 TMS320F2812 采用了雙電源供電機制，以獲得更好的電源性能，其工作電壓為 和 。當按鈕松開時，由于電容上的電壓不能突變，所以通過電阻 R22 進行充電，充電時間由 R22 和 C26的乘積值決定，一般要求大于 5個外部時鐘周期。 圖 DSP外圍設備 DSP 系統(tǒng)硬件電路設計 一、時鐘晶振電路和復位電路 通過晶振電路的作用為 DSP 系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。 ，每一個事務管理器包括：兩個 16 位的通用定時器； 8通道 16 位的 PWM；不對稱、對稱或者四個矢量 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)動保護中斷；三個完全比較單元；三個捕捉單元，捕捉外部事件；同步模數(shù)轉(zhuǎn)換單元。其功能結構框如圖 所示。本設計采用 TI公司推出的 TMS320F2812芯片。主要有硫化鎘光伏電池和砷化鎵光伏電池。由于在這種材料中的正負電荷有一部分會因晶體晶界連接的不規(guī)則性而損失，所有不能全部被PN 結電場分離，使之效率一般要比單晶硅光伏電池低。指將兩種對光波吸收能力不同的半導體材料疊在一起構成的光伏電池。指用金屬和半導體接觸組成一個“肖特基勢壘”的光伏電池（又稱 MS 光伏電池）。按電池結構分類如下。顯然風能發(fā)電與太陽能發(fā)電具有很好的互補性，其優(yōu)點顯見：利用太陽能、風能的互補特性可以產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出，提高系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性和可靠性；在保證供電情況下，可以大大減少儲能蓄電池的容量；對混合發(fā)電系統(tǒng)進行合理的設計和匹配，可以基本上由風 /光系統(tǒng)供電，無須啟動備用電源和備用發(fā)電機，以此獲得較好的經(jīng)濟效益。當太陽能光伏發(fā)電進入大規(guī)模商業(yè)化發(fā)展階段，并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)成為電力工業(yè)重要的組成部分，是太陽能光伏發(fā)電的重要方向和主流趨勢。這 種包括蓄電池作為儲能環(huán)節(jié)的光伏發(fā)電系統(tǒng)稱為“可調(diào)度式光伏發(fā)電系統(tǒng)”。同時由于光伏陣列輸出特性的特殊性，其輸出功率為日照強度和模塊溫度的非線性函數(shù)，存在著最大輸出功率跟 (Maximum Power Point Tracking— MPPT)問題。 (3) 逆變器中逆變電路硬件電路的設計，包括：直流升壓斬波電路結構、逆變器電路、 LC 輸出濾波、 DSP 控制電路、采樣硬件電路。這種技術的關鍵元件是太陽能電池。除此之外，太陽能光電企業(yè)在 20xx 年間的貸款融資金額增長了近 100 億美元，使得該產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大。日本政府 1994 年開始實施“朝日七年計劃”，總容量 185WMp， 1997 年又宣布實施“七萬屋頂計劃”，總容量 280MWp。