【正文】 ................................................................................ 35 仿真波形和分析 .............................................................................................. 35 逆變器電路仿真測(cè)試 ................................................................................................ 36 Matlab 搭建電路圖 ........................................................................................... 37 仿真波形和分析 .............................................................................................. 37 第五章 總結(jié)和展望 ................................................................................................................ 39 工作總結(jié) .................................................................................................................... 39 展望 ............................................................................................................................ 39 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 41 附錄 .......................................................................................................................................... 42 附錄 A DSP 控制電路 PCB 板 ...................................................................................... 42 附錄 B 3D 模式的控制電路 PCB 板 ............................................................................... 42 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 41 附錄 C 主電路 PCB 板 .................................................................................................... 43 附錄 D 3D 模式的主電路 PCB 板 ................................................................................... 43 附錄 E 總體原理電路圖 .................................................................................................. 43 附錄 F DSP 控制電路原理圖 ........................................................................................... 43 致謝 .......................................................................................................................................... 44 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 41 第一章 緒 論 課題研究的背景、目的和意義 當(dāng)今世界 ， 人類對(duì)于能源的依賴性越來越強(qiáng)，能源已經(jīng)成為我們生活中必需的部分，它為人類的各項(xiàng)活動(dòng)提供著動(dòng)力。 太陽能發(fā)電作為一種全新的電能生產(chǎn)方式 ，具有清潔無污染、來源永不衰竭且維護(hù)措施簡(jiǎn)單等特點(diǎn)， 因而受到越來越廣泛的關(guān)注。 關(guān)鍵詞： 光伏并網(wǎng)；逆變器 ； 數(shù)字信號(hào)處理器； Matlab 仿真畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢 業(yè)論文） 41 PV GridConnected Inverter Hardware Circuit Design Based on DSP Abstract In recent years, with the continuous consumption of nonrenewable energy, the energy crisis has bee increasingly prominent, countries are stepping up the pace to develop new energy. Solar power, as a new energy production methods, owns many features, such as, clean, nonpolluting, never failure of source and simple maintenance measures, and thus draws more and more attention. In this paper, as for an important research field of solar energy applicationsphotovoltaic systems, especially lowpower photovoltaic power generation system, the hardware circuit of the DSPbased control of single phase photovoltaic gridconnected inverter is designed and implemented. The paper firstly described the development of solar photovoltaic grid in the world, and explained the basic principles of DSP controlled photovoltaic grid system. Then objective of the singlephase PV grid inverter with the core of DC / AC conversion technology inverter hardware circuit is designed and its simulation tests on the Matlab software is proceeded. Finally, the prospect of followup study provides a reference for the further production of circuit boards and their debugging. Key words: gridconnected photovoltaic。由于太陽能資源分布相對(duì)廣泛、蘊(yùn)藏豐富，光伏發(fā)電以清潔可再生的太陽能為能源，直接將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，是一種不需要燃料、沒有污染獲取電能的高新技術(shù)，因此光伏發(fā)電被認(rèn)為將是 21 世紀(jì)、最具活力的新能源 [1]。 我國擁有豐富的太陽能資源，所以發(fā)展太陽能占有一定的先天優(yōu)勢(shì)。 目前 我 國光伏并網(wǎng)逆變器市場(chǎng) 發(fā)展 規(guī)模 還比 較小，國內(nèi)生產(chǎn)逆變器的商 家雖然很 多， 但 專門 用于生產(chǎn) 光伏發(fā)電系統(tǒng)的逆變器制造 廠 商 卻并不多 ， 而且有 不少國內(nèi) 制造廠商 已經(jīng)在逆變器 方面 研究 開發(fā) 多年，已經(jīng) 發(fā)展到擁有一定的 規(guī)模和 市場(chǎng) 競(jìng)爭(zhēng)力，但在逆變器技術(shù)質(zhì)量、 驗(yàn)證技術(shù)上、 規(guī)模上與國外企業(yè)仍有 很大 差距 。但目前全球光伏 并網(wǎng)逆變器市場(chǎng)被國際幾大巨頭瓜分，歐洲 作為 全球光伏 并網(wǎng)逆變器市場(chǎng)發(fā)展 的先驅(qū)，具備 了 完善的光伏產(chǎn)業(yè)鏈，光伏 并網(wǎng) 逆變器技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位。仿真部分主要針對(duì)升壓斬波電路和逆變器部分參數(shù)設(shè)計(jì)的檢驗(yàn)和分析。 圖 工頻隔離型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 這種形式的太陽能光伏并網(wǎng)電磁干擾小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)量小，可靠性高，開關(guān)頻率低。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。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)啟動(dòng)的先決條件是直流側(cè)濾波電容預(yù)先充電到接近電網(wǎng)電壓的峰值 [5]。 圖 多級(jí)式光伏并網(wǎng)變換型 這種電路首先通過太陽能電池板陣列把太陽能輻射的能量轉(zhuǎn)換為電能，經(jīng)濾波電路后通過前級(jí)直流斬波電路捕捉到最大功率點(diǎn)跟蹤（ MPPT），然后經(jīng)過工頻逆變電路，并入交流電網(wǎng)。其次由于直流側(cè)電壓源的鉗位作用，交流側(cè)輸出的電壓波形為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無關(guān)。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。 Boost 斬波電路為升壓直流環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使得用于捕捉最大功率點(diǎn)跟蹤（ MPPT）控制方法簡(jiǎn)單。 光伏并網(wǎng)控制策略基本原理 光伏并網(wǎng)逆變器控制需要滿足輸出電壓與電網(wǎng)電壓同幅值、同相位、同頻率，輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻同相（ cos 1?? ），而且其輸出還應(yīng)滿足電能質(zhì)量的要求，這些都需要光伏并網(wǎng)逆變器的有效并網(wǎng)控制。 而對(duì)于采用電流控制方式的并網(wǎng)逆變器，只需控制逆變器的輸出電流跟蹤電網(wǎng)電壓 ，同時(shí)設(shè)定輸出電流的大小，就可以實(shí)現(xiàn)它的穩(wěn)定并網(wǎng)運(yùn)行，其控制方法簡(jiǎn)單，效果也較好，因此得到了廣泛應(yīng)用 [7]。 一、 SPWM電流跟蹤方式 SPWM 電流跟蹤方式也可以稱為三角波比較方式的電流跟蹤方式，這種方式不是把指令信號(hào)和三角波直接進(jìn)行比較而產(chǎn)生 PWM 波形，而是通過閉環(huán)來進(jìn)行控制的。 圖 電流滯環(huán)瞬時(shí)比較方式 以 ci? 作為滯環(huán)比較器的環(huán)寬，當(dāng)實(shí)際電網(wǎng)電流 ci 和給定電流 ci? 的差值超過環(huán)寬時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生PWM 波信號(hào)。 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。所以，我們可以近似認(rèn)為太陽能電池的開路電壓與最大功率點(diǎn)（ MPPT）電壓成線性比例關(guān) 系： m ocU nU? 。當(dāng)光照和溫度有大幅度變化時(shí)，這種跟蹤 到另一最大功率點(diǎn)的速度變慢，不能快速跟蹤。 孤島效應(yīng) 在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，直接將太陽能逆變后的電能饋送給電網(wǎng)，從而需要設(shè)置各種完善的保護(hù)措施。 ，由于電壓相位不同，可能發(fā)生較大的沖擊電流，造成相關(guān)的設(shè)備損壞。電網(wǎng)故障后，負(fù)載電壓及頻率均不能穩(wěn)定，從而可以判斷孤島效應(yīng)是 否發(fā)生。所以需要增加一個(gè) DC/DC 升壓變換電路來升高直流母線電壓，采用閉環(huán)控制來實(shí)現(xiàn)直流母線電壓的穩(wěn)定。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]。引導(dǎo)（ BOOT） ROM,外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展接口。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。連接起振電容是為了保證正常的起振，對(duì)振蕩頻率的影響極小。其電路原路如圖 所示。與 比， 。其接線如圖 所示。 圖 電平轉(zhuǎn)換 緩沖電路的作用是用來解決電路中信號(hào)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(duì)控制芯片內(nèi)部器件沖擊，其連接電路如圖 所示。 二、直流側(cè)電流采樣電路 對(duì)于直流側(cè)電流的采樣，我們通過在直流輸入端串入一個(gè)電流傳感器來檢測(cè)直流側(cè)的電流 dcI ，把采集到的 光伏電池陣列輸出的直流電流和升壓斬波電路輸出的直流電流都送到 TMS320F2812芯片中。取得電壓傳感器的電壓幅值在 [5V， +5V]范圍內(nèi)。其額定電流為 100A/輸出額定電流為 50mA，電源電壓為 15V? 。 六、電網(wǎng)電壓同步信號(hào)采樣電路設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 41 逆變器輸出的電壓只有與電網(wǎng)側(cè)的電壓幅值、相位、頻率一致時(shí)，才能并入交流電網(wǎng)之中。 圖 單相雙級(jí)光伏并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) Boost電路設(shè)計(jì)與參數(shù)選擇 圖 Boost 斬波電路 一、 Boost 升壓電感參數(shù)的設(shè)計(jì) 對(duì)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(fù)載電流增加，輸出電壓會(huì)下降，輸出電壓對(duì)占空比 ? 的敏感度下降，控制特性變差。 有以上各式可得電感的大小 ： 220(1 ) dc sUTL P?????