【正文】 ware Circuit Design Based on DSP AbstractIn 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廣泛、蘊藏豐富，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，因此光伏發(fā)電被認為將是21世紀、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。目前我國光伏并網(wǎng)逆變器市場發(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)模和市場競爭力，但在逆變器技術質(zhì)量、驗證技術上、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)逆變器市場發(fā)展的先驅，具備了完善的光伏產(chǎn)業(yè)鏈，光伏并網(wǎng)逆變器技術處于世界領先地位。仿真部分主要針對升壓斬波電路和逆變器部分參數(shù)設計的檢驗和分析。由于采用了工頻變壓器能起到與電網(wǎng)側隔離、保護的作用，所以能夠防止人體誤觸摸逆變器造成的傷害。因此系統(tǒng)體積小，能量損耗也小，是目前研究的熱點[4]。這種類型的單級式光伏并網(wǎng)變換類型具有元器件使用少，可靠性高和效率高，并且功耗損耗少等優(yōu)點。對于輸出控制方式的選擇，如果輸出控制方式為電壓的話，如果要使并網(wǎng)輸出功率因數(shù)為1的話，則要協(xié)調(diào)控制輸出電壓的幅值、相位和頻率三個量；而如果輸出控制方式為電流的話，則只需要控制輸出電流的相位和頻率兩個量，相對簡單。這樣可以保證直流側的電流基本無脈動，直流回路呈現(xiàn)高阻抗狀態(tài)。 Boost斬波電路為升壓直流環(huán)節(jié)，結構簡單，使得用于捕捉最大功率點跟蹤（MPPT）控制方法簡單。 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（），而且其輸出還應滿足電能質(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，同時設定輸出電流的大小，就可以實現(xiàn)它的穩(wěn)定并網(wǎng)運行，其控制方法簡單，效果也較好，因此得到了廣泛應用[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和三角波直接進行比較而產(chǎn)生PWM波形，而是通過閉環(huán)來進行控制的。滯環(huán)環(huán)寬對跟蹤性能的影響較大，如果環(huán)寬過寬時，開關的動作頻率低，但跟蹤的誤差增大；如果環(huán)寬過窄時，跟蹤的誤差減小，但開關的動作頻率會變得過高，甚至會超過開關器件的允許頻率范圍，開關損耗增大。綜上幾種控制的優(yōu)缺點，本設計光伏并網(wǎng)逆變器采用電流滯環(huán)瞬時比較控制方式。二、擾動觀察法擾動觀察法的基本原理是先給出一個擾動值，在測量太陽能電池陣列輸出功率的變化，如果功率減小，表示擾動方向錯誤，可按方向擾動。最大功率點時的功率為，兩邊同時對U求導得： （）令上式（）等于0可得： （）由上式（）可知當輸出電導的變化量等于輸出電導的負值時，陣列獲得最大功率。 孤島效應的影響和危害所謂孤島(islanding)效應是指當電網(wǎng)由于電氣故障、誤操作或自然因素等原因中斷供電時，光伏發(fā)電系統(tǒng)未能及時檢測出停電狀態(tài)而脫離電網(wǎng)，使太陽并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和周圍的負載組成的一個電力公司無法掌握的自給供電孤島[5]。有上可知孤島效應會嚴重影響電力系統(tǒng)的安全和正常運行。當發(fā)生孤島效應的情況時，主動擾動將造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。本設計采用TI公司推出的TMS320F2812芯片。 DSP內(nèi)部結構通過DSP的結構可以歸納出DSP的以下特點：，主頻達150MHz（）、功耗低、。，串行外設接口（SPI）、兩個UART接口模塊（SCI）、多通道緩沖串口（McBSP）。同時，該軟件還附帶了豐富的元件集成庫，其中保存了每個元件的原理圖符號、分裝模型和其他模型等[12]。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。其中， 主要為該器件的內(nèi)部邏輯提供電壓，包括 CPU和其他所有的外設邏輯。通常模擬信號的采集需要用到電壓互感器、電流互感器、壓力傳感器、霍爾元件等把大的信號轉化為弱電信號，然后經(jīng)過調(diào)理電路才能送入DSP。 采樣和調(diào)理保護電路設計一、直流側電壓采樣電路直流側電壓的采樣，我們通過在直流輸入端串入一個電壓霍爾傳感器來檢測直流側的電壓，把采集到的光伏電池陣列輸出的直流電壓和升壓斬波電路輸出的直流電壓都送到TMS320F2812芯片中。三、交流側電壓采樣電路交流側的電壓通過霍爾電壓傳感器測得，本設計選用霍爾電壓傳感器型號為HNV025A。其額定電流為100A/輸出額定電流為50mA，電源電壓為。七、IGBT驅動電路IR2110驅動芯片是美國國際整流器公司(International Rectifier Company )利用自身獨有的高壓集成電路及無門鎖COMS技術，于1990年前后開發(fā)并投放市場的大功率MOSFET和IGBT專用驅動集成電路，已在電源變換、馬達調(diào)速等功率驅動領域中獲得了廣泛的應用。為了使光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠不間斷的往外輸出功率，前級的Boost升壓斬波電路應該工作在電感足夠大電流連續(xù)的模式下。工作頻率過高，則輸出波形諧波含量少，有利于濾波器的設計。本設計最終采用了英飛凌公司的IKW25N120T2，其主要參數(shù)為：1200V/25A。因此，針對本設計逆變系統(tǒng)的特點，選用IGBT作為開關器件。綜上所述，本設計最終采用了英飛凌公司的IKW25N120T2，其主要參數(shù)為：1200V/25A。三、交流測輸出濾波電容的設計由于電感和電容一起構成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，同時又要遠大于基波的頻率，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[19]，本文取13倍的基波頻率進行分析。 逆變器電路仿真測試光伏并網(wǎng)逆變器作為光伏發(fā)電的關鍵環(huán)節(jié)，其逆變效率的高低、工作性能的優(yōu)劣將對光伏發(fā)電并網(wǎng)產(chǎn)生重要的影響。本文預期達到的目標是利用Protel DXP軟件進行光伏并網(wǎng)逆變器的主電路設計，DSP控制電路設計，然后仿真測試，滿足要求后制作PCB板，搭接好硬件電路后進行調(diào)試。最后，就光伏并網(wǎng)逆變器的參數(shù)進行了Matlab仿真測試。參考文獻[1] [J]，新能源與新材料，2007，1：16.[2] 童中糧，張淑謙，[M]，北京：國防工業(yè)出版社，2008，59. 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