【正文】 ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｉｎｖｅｒｔｅｒ，ｔｈｅ ｔｗｏ ＭＣＵ ｍａｋｅ ｕｐ ｏｆ ｍａｓｔｅｒ／ｓｌａｖｅ ｍｏｄｅｌ．Ｔ１ｌｅ ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｓｉｎ瓔ｅ ｐｏｌａｒｉｔｙ ＳＰＷＭ ｔｏ ｍｏｄｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｓｉｎｅ ｗａｖｅ ｓｉｇｎａｌ，ｄｅｖｉｓｅｓ ｄｏｕｂｌｅ ｄｏｓｅｄ ｌｏｏｐｓ ｏｆ ｔｏ ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄ ｃｕｒｒｅｎｔ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｔｅａｄｉｌｙ．Ｔｈｅ ｔｈｅｓｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｏｕｂｌｅ ｃｌｏｓｅｄ ｌｏｏｐｓ ｏｆ ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄ ｃｕｒｒｅｎｔ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｄｅｔａｉｌｅｄｌｙ，ａｎｄ ｓｅｔｓ ｕｐ ｔｈｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ ｆｏｒｍｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｍ撼ｈｅｌｎａｌ｛ｃｓｆｏｒｍｅｒｏｆｆｕｌｌｂｒｉｄｇｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒ＇ｓｓｔａｔｕｓｓｐａｃｅ。 保密口，在 本學(xué)位論文屬于： 年解密后適用本授權(quán)書(shū)。在中國(guó)，太陽(yáng)麓資源較好的域 暇占國(guó)土面積２／３以上，主聚集中在西部地區(qū)，尤其是酒北和青藏商原。成為全球增長(zhǎng)速痰最俠的離新技術(shù)產(chǎn)娥＿乏一。并嘲怒光伏發(fā)電發(fā) 髏戇簸會(huì)濺方彝。當(dāng)然，這耱ｉ燕交器控鍘秘 節(jié)較多，電路復(fù)雜，佩因采用商頻變換，因而體積小、重量輕，噪音小、效率高。一魑新的控制方法，如自適 應(yīng)、模糊控制、復(fù)合控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制以及各種調(diào)制策略得到廣泛地應(yīng)用，專(zhuān) 溺繁成控制芯冀豹瓣毽，使遂燮電源動(dòng)態(tài)程縋有禳大提離，龜籍氌大襁度籬倦。電力電子技術(shù)照一門(mén)綜合電力半導(dǎo)體器件、電力變換技術(shù)、現(xiàn)代電 予技零、翕蘸羧裁菠本等誨多警零毒夔邊緣交叉學(xué)辯，驄麓秘學(xué)鼓零鶼發(fā)震，電力 電予技術(shù)與現(xiàn)代控制理論、材料科學(xué)、電機(jī)工程、微電子技術(shù)等許多領(lǐng)域密切柜 關(guān)。 褰頻磁性元｛孚茲發(fā)震毽怒褒頹逛力奄子按術(shù)黲一令重要方瑟，蠢警覆磁蕊、平囂 交囂囂技術(shù)，集成磁元傳，用微熱工技米掰制≥＆赫級(jí)高頻交換器豹磁元件等研究 成果。 ２．１太陽(yáng)能電池及其特－眭“?４１蚓 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用的首要問(wèn)題是如何將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能。為 光生電流，正比于太陽(yáng)能電池的面積和入射光的輻照度；Ｉ。由此可見(jiàn)，在太陽(yáng)光較弱時(shí)，硅型太陽(yáng)能電池 ｑ １０ 的輸出電壓隨光的強(qiáng)度呈近似線(xiàn)性的變化，而當(dāng)太陽(yáng)光較強(qiáng)時(shí)，Ｕ。：正負(fù)極間為短路狀態(tài)時(shí)流過(guò)的電流。在 ６ 基于肇琦輥接箭的太陽(yáng)麓遵變電源研究 搜鼴太潮簸憊泡擻魄糖，太麓麓奄邀冀褰譬羧，ｊ、翰爨壤基只騫零患足鉸、簸爨 蜂馕功率逛熙霄ｌＷ表卷。 ２．２薷電池及麒充電特性。３２５Ａ攀，羲茨 第２章太磁能電泡教簸漉充電系統(tǒng) 放電時(shí)間來(lái)表示則為２０ｈ放電率。 我國(guó)還沒(méi)有用于太陽(yáng)姥光鉸發(fā)電系統(tǒng)黲專(zhuān)用蓄電灌，大多餿耀零援的鉛酸蓄 毫漶。 ８ 基于單片機(jī)控制的太陽(yáng)能逆變電源研究 箍 Ⅲ 克 ｔ ｔ 鼉 Ｅ＾電● ’２０ ‘。 Ｂｏｏｓｔ主電路拓?fù)淙鐖D２．４所示，由太陽(yáng)能電池組件、電感、開(kāi)關(guān)管、二極管、 電容器和負(fù)載構(gòu)成。的 負(fù)極，二極管承受反壓不導(dǎo)通，所以電容不能通過(guò)開(kāi)關(guān)管放電。故稱(chēng)它為升 壓變換器，工作中輸入電源供電的電流是連續(xù)的，但流經(jīng)二極管Ｄ，的電流卻是脈 １０ 基于單片機(jī)控制的太陽(yáng)能逆變電源研究 動(dòng)鶼，由手有ｃ熬存在，負(fù)載Ｒ土毫滾ｌ。３，２蓄毫洼兗憊控裁策臻熬分磐｝ 在對(duì)蓄電池寬電設(shè)計(jì)時(shí)，即要考慮太陽(yáng)能電池的輸出特性，又要考慮蓄電池 的特性。６囂示： ＥＡ ⅥＮ 嘲２．６蓄電池兩階段式慨廄充電特性 Ｆｉ９２．６ｄｏｕｂｌｅｐｈａｓｅｓｉｎｖａｒｉａｂｌｅｖｏｌｔａｇｅｃｈａｒｇｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆ ｓｔｏｒａｇｅｃｅｌｌ 蘩瞧縫充電挖裁凌程潮熱下： 基于單片機(jī)控制的太陽(yáng)能逆變電源研究 圖２．７蓄電池充電控制流程 Ｆｉｇ ２．７ ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｃｈｆｌｔ ｏｆｓｔｏｒａｇｅ ｃｅｌｌ ｃｈａｒｇｅ 實(shí)際試驗(yàn)中Ｂｏｏｓｔ電路圖２．８如下所示：電路主體由太陽(yáng)能電池板，功率 ＭＯＳＦＥＴ管Ｇ０，二極管Ｄ１，Ｌｌ，Ｃｌ，Ｒ和蓄電池構(gòu)成，即是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的升壓斬波 器。 移）要求慰囊瀛猿入電悉壽較寬豹適斑范溺，由予太靼熬電池扳壤癌端電壓隧 負(fù)簸＿和目照強(qiáng)度瓤變化，蓄電池綴然對(duì)太陽(yáng)能電池板的輸爨電壓具肖籀使作用， 德由于管電池的端電壓隨鬻電池剩余容鬣和內(nèi)阻的變化而波動(dòng)，特別是渴蓄電池 纛純對(duì)莢潰電援豹交純蔻溪綴丈，鍘熱１２Ｖ熬蓉邀瀵，其漩毫壓哥褒１０＋５Ｖ一１５Ｖ 之聞變化，這裁要求逆變電源必須在較大約直流輸入魄聰范疆內(nèi)保誕能歪常工作， 并保證交流輸出電聰?shù)姆€(wěn)定。１遞交主邀黲輻棼黼 獠３，１ ｔｈｅ ｔｏｐｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅ ｌｎｖｅａｅｒ ３．３邀巍控制方式瑚?齜刪 嬲予逆變電路要求輸淺啦愿先正弦波電聰。適渴調(diào)整各脈寬系數(shù)義研控制ＳＰＷＭ 波形孛豹諧波魏揠蓬分霉。因此本文采用的全橋逆變控制方式為單極性 第３章逆變系統(tǒng) ＳＰｗＭ控制。 出援則采樣ｌｌ法定義和圖３．３所示計(jì)算： 第ｉ個(gè)矩形歉沖的寬度６．為 ６。＝百２ｉ－１ｎ一爭(zhēng) 其終止相位角為 ９，＋三ｓ；＝ＺＮｉ－＿墜ｌ囂＋三ｓ； 將起始和終止相位角代入Ｕ。計(jì)算結(jié)果還表明，這種ＳＰＷＭ輸出能夠有效地抑制ｋ＝２Ｎ－－１次以下的 低次滲波，夔存褒鑫次諧波龜疆。衡量軟磁材料的指標(biāo)主要有飽和磁逶 密度、損耗、相對(duì)磁導(dǎo)率及溫度特性等。菪Ｂ。因此，相對(duì)磁 導(dǎo)率為２０００左右的材料，正作頻率在３００ｋＨｚ以下；頻率在５００ｋＨｚ～１ＭＨｚ時(shí)， 相對(duì)磁鼯率為１０００左右。磁性中沒(méi)有贏(yíng)流分量。譙一個(gè)兩蘩內(nèi)，一次繞綴蠹囂士一個(gè)單囪躲洚毫壓，磁心擎囪聚磁，磁感應(yīng)強(qiáng) 度在Ｂ。 （１）變服器匝數(shù)比假設(shè)系統(tǒng)贏(yíng)流輸入電壓最小假為ｕ躺，當(dāng)調(diào)制度Ｍ－１時(shí)， 遞交耩輸出簸大邀蕊有效篷為 ｕｐｌ－等 效馕田用下戲結(jié)算： ＠８） 綴設(shè)系綾舜關(guān)頻率秀ｆｌ，釋美髭送設(shè)囂必≮，瑟囂產(chǎn)鍪豹誤差魄蓬弱蘩波有 ｕ礦罵筍 ｃ㈣ 在最不利的情況下，逆交橋輸出ＳＰＷＭ波中的旗波分嶷和死區(qū)弓ｌ起的港波誤 差分鷥?cè)睿保福啊！@組往鐵心窗口中的填充系數(shù)?！@一繞縫承受茨最大茯一移甏羧；冀定義秀 ｓｖ２ｊｆ。 （４）繞組導(dǎo)體截面積搬據(jù)流過(guò)每個(gè)繞組的電流值和預(yù)先選定的電流密度，即 可計(jì)算出繞組導(dǎo)體截面積Ａ。掰謂三孵治繞 法是將次級(jí)線(xiàn)圈夾在初級(jí)線(xiàn)圈內(nèi)，若二次側(cè)通過(guò)大電流則因二次側(cè)接近鐵芯，可 躐痧一次錙輾念楚襖蕊熬褰羰雜舔，降低鋼按簿。而且過(guò)大的漏感還 會(huì)造成蠢空磁豹損失。 （２）降低靜態(tài)電容，采用介電常量小的絕緣材料，適當(dāng)增加絕緣材料的厚度， 減少對(duì)應(yīng)巍積，尤其殿減小麓艇繞組鮑分農(nóng)電容。 表蘧餐來(lái)好豫ＬＣ濾波參數(shù)越大，系統(tǒng)輸出波形戇好。１６） 濾波電路時(shí)間常數(shù)確定后，還要分別確定濾波電感和濾波電容的值。目前，沒(méi)有具體 的公式用于計(jì)算濾波電感的值，多憑經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)選取。 （２）鐵心的選取‰ｒ?。常常埃祝婚_(kāi)關(guān)頻率ｆｊ?。玻埃耍龋?；鐵心材料選鐵氧體，△Ｂ 取０．２Ｔ；導(dǎo)體毫滾糍度ｄ。．ｚ２一１．８７匝 結(jié)合選取的鐵心，經(jīng)反復(fù)繞制及實(shí)驗(yàn)得到實(shí)際變壓器為初級(jí)繞組匝數(shù)為９匝， 次級(jí)匿鼗為２３４疆。 骨架制作用紅殼紙。在一般戇爨較埝凄模式節(jié)，警詩(shī)辯器茬轟ｌＡｘ 計(jì)數(shù)時(shí)若發(fā)生了Ｔ‘烈誦與ＯＣＲ０的匹配，ＯＣ０將漪零為低電警；褥在計(jì)時(shí)器徒 ＢＯＴＴＯＭＨ＂數(shù)對(duì)菪發(fā)囊ＴＴＣＮＴ０與ＯＣＲ０嫠Ｊ囂懿，ＯＣ０褥囂霞為籬電警。本臻灝孵說(shuō)臻了警通ＰＷＭ的輸出和反向ＰＷＭ的輸出。 筠１６稼定時(shí)器，計(jì)數(shù)器 真最的１６位設(shè)計(jì)（即允許１６位的ＰＷＭ） ?２個(gè)獨(dú)立的輸出比較單元 載緩冷靜輸密汔較寄｛掌器 一個(gè)輸入搪捉葷元 輸入搪鼴噪聲辯裁囂 基于萃冀壤控裁的太辯裁逆變電源矯究 比較匹配發(fā)生時(shí)清除寄存器（自動(dòng)重載） ５Ｅ予撓稼｛孛，穰袋蠶確戇ＰｗＭ 可變的ＰＷＭ周期 顙攀發(fā)生器 ?外部事件計(jì)數(shù)器 ?４個(gè)獨(dú)立瓣中額濺（ＴＯＶｌ、ＯＣＦｌＡ、ＯＣＦｌＢ每ＩＣＦＩ） ＳＰＷＭ波產(chǎn)生采用１６位定時(shí)器阱數(shù)器的工作模鼗１０一榴位修越ＰｗＭ摸式： 裰位修蒸溯模式《ｗＧＭｌ３：ｏ：ｌ、２、３、１０竣１１）秀曩戶(hù)提供了～令獲褥毫精 度的、相餓準(zhǔn)確的ＰＷＭ波形的方法。在一令定囂季囂辯鎊萋ＴＥＮＴｌ德等予 ＴＯＰ值?；蟆蓿谐觯希茫遥桑粱颍桑茫遥? 定義，在ＯＣＲｌｘ寄存器通過(guò)雙緩沖方式得到熙新的同一個(gè)時(shí)鐘周期里ＯＣＩＡ或ＩＣＦｌ 標(biāo)恚黌位。若這薄令壤不溺，～令蠲期內(nèi)薄令袋裝長(zhǎng)發(fā)琴溺，輸出也 于此，也終虎子此。謄終予襁經(jīng)修 正模式時(shí)ＰＷＭ頻率可由如下公式獲得： １０Ｃｔｔａ．ｅＣｉ＇８ｖＭ。兔了絳逶 對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的正確采樣，ＳＰｌ時(shí)鐘不能超過(guò)ｆ。 ７ ｌＣＬＯＣＫ￥ＥＮＥＲＡＴＯＲ ｌ ； ＳＨｌＦ下 ＳＣ鞋 ＳＳ ＳｅＫ ＳＳ 彗ＮＡ８ｉ＿Ｅ ： 糊３，８ＳＰＩ主撬一獲捉｝ｌ冬至造 Ｆｉｇ ３．８ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｌｉｎｋａｇｅ ｏｆ ｍａｓｔｅｒ ａｎｄ ｓｌａｖｅ 第３章遞交系統(tǒng) 表３．１ ＳＰＩ；Ｊ］腳定義 Ｔａｂ３．１ ｔｈｅｐｉｎｓｏｆＳＰｌ ；｝腳 方穗，ＳＰＩ主檻 磁戶(hù)定義 輸入 用戶(hù)定義 用戶(hù)定義 蠢自，ＳＰＩ姨楓 輸入 用戶(hù)定義 輸入 潲Ｓｌ ＭｌＳＯ ＳＣＫ ＳＳ 輸入 ＳＰＩ系統(tǒng)茲發(fā)送方翔袋謝一個(gè)緩沖器，麗譙接牧方淘有兩個(gè)緩ｊ巾器。工作于糨彼修識(shí)ＰｗＭ 模式時(shí)，比較單元可以在ＯＣｌｘ；ＪＩ腳輸出ＰＷＭ波形。使用閑定的ＴＯＰ值嚼，向任意ＯＣＲｌｘ寄存囂寫(xiě)入數(shù) 據(jù)時(shí)來(lái)使用的位將嬲蔽為”仃’。努疆閨瀚辯包 含了磐遂豹Ｐｗ搬ｌ禽如以及愛(ài)囪ＰＷＭｆ／鑫出。與蕈斜坡操作相院，雙斜坡操作可獲褥的最大頻率要小。 要怒在弓｝腳上褥到輸豳臻號(hào)述妊綏將０＠豹數(shù)撼方趣設(shè)置秀輸爨。計(jì)時(shí)器不叛她累攘纛ＮＭＡＸ， 然磊開(kāi)始躐計(jì)數(shù)。 ●全橋逆變開(kāi)關(guān)管的確定 選用ＩＲＦＰ４６０型號(hào)ＭＯＳＦＥＴ，耐壓值５００Ｖ，耐流值２０Ａ，滿(mǎn)足了電路的要求。：—生≈１０．４７６ｍｍ Ａｃｌ。ｍ４ 搬據(jù)實(shí)驗(yàn)室蜜際情況，逸取了已有煞鐵心棗季稃，鐵心蹩號(hào)為ＥＥｌｌ０，其鐵心截 面積為１２．６０ｘ１０４ｍ ２，窗口面積為１４．０６ｘｌＯ－４ｍ ２，則鐵心、窗口面積積Ａｒ?yàn)? １７７＋１６ｘ１０４ｍ４，完全可｜｜；￡潢越設(shè)詩(shī)要求。３３。但是，濾波電感增加， 濾波電路的體積和重量明顯加大，而且濾波電感上的基波壓降增大，影響了基波 電壓的輸出。 一般選取ＬＣ濾波器的諧振頻率面。 濾波器的選鐸標(biāo)準(zhǔn)是僚證合驥的噪聲抑制能力，輸國(guó)阻抗和合適的逆燮電流應(yīng)力。 圓盡霹憝躐，ｌ、繞組闖熬絕緣蓐度。舞頻電流對(duì)囂體戇穿透熊力與舞關(guān)頻鬻的平方根成 威比，為減小交流銅阻抗，肆線(xiàn)半徑不得超過(guò)高頻電流可達(dá)深度的２倍。 167。 為了保證在任何條件下鐵心都不飽和，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該按照最犬伏一秒面積計(jì)算匝 數(shù)。 （３）繞組匝數(shù)選定鐵心后，便可以計(jì)算繞組匝數(shù)。 （２）鐵，167?？梢允埂鳎隆隆M(mǎn)時(shí)，Ｂ。 變服器是逆變電源中的核心元件，許多其他主電路元件的參數(shù)設(shè)計(jì)都依賴(lài)于 交壓器馳參數(shù)，因此首先蓑贏(yíng)設(shè)計(jì)交壓器。損耗由銅 損和磁損綴戎。軟磁鐵氧體有錳鋅鐵 氧髂秘鐐鎊鐵氧俸秀大類(lèi)。因?yàn)?，只有高頻化才能小型他和輕量 仡。等167。假設(shè)所需全橋逆變電路輸出的正弦波電聰幅值為Ｕ。這就要求參考信號(hào)的幅值不能超過(guò)三角載波峰慎的某一百分 數(shù)（稼為藜要孬努數(shù)）．一般定義調(diào)裁凄（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｉｎｄｅｘ）為 Ｍ?！? 正臻奠 ≮／ ｔ２ ｊ 弋７ ｝ ∥ 目 ｌ 一船鏈 《 ■亍 圖３．２單極性三角波對(duì)稱(chēng)規(guī)則同步采樣法 Ｆｉｇ．３．２ Ｒｅｇｕｌａｒ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｗｉｔｈ ｓｉｎｇＩｃ ｐｏｌｅ城黼ｇｋ ｗａｖｅ 全攜遞交控裁方式圭癸分兔雙援毪控裁方式秘單叛縫控翻方式。 ＳＰＷＭ波形的生成磷以掰攘攘邀子電鼯、數(shù)字瞧子電路或?qū)ｌ叩拇笙＜? 毫鼴蕊黲等疆｛擎實(shí)凌，毽掰塔趲徽墅謗霧撬逶澄敬耱釜或ＳＰＷＭ滾蓐。 ｉ駐過(guò)圖３．１我們可知，逆變電源主要婦全橋逆變電路、黼頻升愿變壓器、周波 交換嗽路及輸離ＬＣ濾波器謄每成。ｌ能電濁叛直流兗魄系綾 鼙 童 掣 簟 吁 托 嘲２．８實(shí)際充電電路圖 Ｆｉ９２．８ ｔｈｅａｃｔｕａｌ ｃｉｒｃｕｉｔｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｃｈａｒｇｅｒ １４ 基于葷片梳控制的太陽(yáng)銹邋變電源研究 第３章逆變系統(tǒng) ３．１太陽(yáng)能逆變電源的設(shè)計(jì)要求 逆變電源憝獨(dú)立太陽(yáng)能光茯發(fā)電系統(tǒng)中重要的器件之一，太陽(yáng)縫逆交系統(tǒng)對(duì) 逆變電源要求較高，主要有以下幾點(diǎn)： （１）要求具