【正文】 all Inc,New Jersey,1999: 7586 [14] 高如云等箸 通訊電子線路 西安：西安電子科技大 學(xué)出版社， [15] 陳松 金鴻 編 電 子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)： Multisim20xx 與 Protel99se 東南大 學(xué) 出版社 : 269303 [16] Kim to use KEIL 8051 C publish Company,20xx:119 [17] Ohtani Yoshimitsu， International standardization of contactle C card [J].NTT Rev, 20xx, 14 (5): 61–63. [18] Louis ， Smart Batteries and Lithium Ion Voltage Profiles， Director Rechargeable [19] ， Natual of Interface of serry 51 singlechip of Aeronautics and Aerospace， University of BEIJING， 1993. 致謝 24 致謝 感謝導(dǎo)師師公社老師的關(guān)心、指導(dǎo)和教誨。 學(xué) 校 有權(quán)保留送交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的 原文或 復(fù)印件，允許畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨籍厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文）的全部或部分內(nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）。師老師淵博的學(xué)識(shí)、敏銳的思維、民主而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)，使學(xué)生受益匪淺 ，終生難忘。本設(shè)計(jì)中為了 盡量實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可行性和簡(jiǎn)便性，開(kāi)始對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)部分進(jìn)行分析，爭(zhēng)取可以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的功能，逆變器的選擇以及逆變電路的選擇，如采取電壓型和電流型逆變器的共同使用，對(duì)于逆變電路使用推挽的方式，以及單片機(jī)的 SPWM控制等。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)踐過(guò)程，使我認(rèn)識(shí)到理論知識(shí)和實(shí)踐之間是存在一定差距的。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)一般速度較快 的 TTL 電路，其印制線條長(zhǎng)于 10cm以上時(shí)就應(yīng)采用終端匹 配措施。 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 為了避免高頻信號(hào)通過(guò)印制導(dǎo)線時(shí)產(chǎn)生 的 電磁輻射，在印制電路板布線時(shí)，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 的 不連續(xù)性，例如導(dǎo)線寬度不要突變，導(dǎo)線 的 拐角應(yīng)大于 90 度禁止環(huán)狀走線等。電磁兼容性設(shè)計(jì) 的目的 是使電子設(shè)備既能抑制各種外來(lái) 的 干擾，使電子設(shè)備在特定 的 電磁環(huán)境中能夠正常工作，同時(shí)又能減少電子設(shè)備本身對(duì)其它電子設(shè)備 的 電磁干擾。 數(shù)字電路與模擬電路分開(kāi) 電路板上既有高速邏輯電路，又有線性電路，應(yīng)使它們盡量分開(kāi)，而兩者 的 地線不要相混，分別與電源端地線相連。 即使電路原理圖設(shè)計(jì)正確，印制電路板設(shè)計(jì)不當(dāng)，也會(huì)對(duì)電子設(shè)備的可靠性產(chǎn)生不利影響。低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點(diǎn)并聯(lián)接地，實(shí)際布線有困難時(shí)，可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。如有可能，接地線應(yīng)在 2～ 3mm以上。布局的過(guò)程中，應(yīng)盡量將相關(guān)聯(lián)的元器件就近放置，以減短走線的長(zhǎng)度；時(shí)鐘電路、晶振、電容應(yīng)緊貼相接的芯片，這樣有利于抗干擾，提高電 路工作的可靠性。在確定 PCB尺寸后，再確定特殊元件的位置。 印制電路板的制作 印刷電路板是整個(gè) 光伏發(fā)電并網(wǎng)饋電系統(tǒng)各個(gè)部分 高密度集合體，印刷電路板設(shè)計(jì)的好壞對(duì)抗干擾能力影響很大，故印刷電路板設(shè)計(jì)決不單是器件，線路的簡(jiǎn)單布局安排，還必須符合抗干擾的設(shè)計(jì)原則。這里以基本元件庫(kù)加以說(shuō)明）執(zhí)行 Design/Add/remove library菜單，來(lái)打開(kāi)對(duì)話框，在彈出的對(duì)話框中，選擇 DXP20xx\Library\sch 文件夾下的文件類(lèi)型為*.ddb 的庫(kù)元件文件，這里選擇 Miscellaneous Devices。在選擇該選擇頁(yè)后同樣會(huì)彈出顏色對(duì)話框，設(shè)置方法同上。 File(文件 )/New(新建 )命令分別建立 原理圖和電路版圖。 (3)輸入、輸出隔離 ， 輸入、輸出信號(hào)可加光電耦合器隔離，防止外圍器件動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的回流沖擊系統(tǒng)電路。 圖中 PWM充電的 工作原理 是 當(dāng) 為 高電平時(shí)， VCC 加到三極管上，使三極管導(dǎo)通， PWMG2得到 6V 電壓導(dǎo)通。對(duì)電池電流的檢測(cè)，如果 AR3 選取不得當(dāng)，就會(huì)產(chǎn)生大功率，這不僅是一種浪費(fèi)還可能造成原件的損毀，因此我采用一個(gè) 的取樣電阻 ，這樣就會(huì)減小了大功率的消耗，在電流檢測(cè)時(shí)進(jìn)行放大。系統(tǒng)往往基于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理平臺(tái)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將分散的發(fā)電系統(tǒng)信息收集到集中控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理工作，這部分的工作原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在本文中不在詳述。電網(wǎng)脫離后有功的波動(dòng)會(huì)引起光伏系統(tǒng)端口電壓的變化，無(wú)功的波動(dòng)會(huì)引起光伏系統(tǒng)輸出頻率的變化。 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 12 圖 逆變電路 檢測(cè) 、保護(hù) 部分 主要作用有： ，需要設(shè)定合理的保護(hù)措施保護(hù)發(fā)電設(shè)備的安全以及電網(wǎng)的安全； ，光伏系統(tǒng)作為分布式發(fā)電系統(tǒng)的典型代表，如 何準(zhǔn)確測(cè)定孤島效應(yīng)也是監(jiān)控保護(hù)單元的重要作用； ，智能電量管理和系統(tǒng)狀況檢測(cè)上報(bào)也是光伏發(fā)電系統(tǒng)需要重點(diǎn)考慮的因素。 （ 2） 從控制方法上，以電壓型逆變器模式工作時(shí)， Z 源逆變器主電路可以承受瞬時(shí)短路 ， 并通過(guò)特殊的控制方式引入短路零矢量而為逆變器的升壓提供可能 。 新型 Z源逆變器的提出為功率變換提供了一種新的逆變器拓?fù)浜屠碚?， 可以克服前述的傳統(tǒng)電壓源和電流源逆變器的不足。同電壓源逆變器一樣，電流源逆變器存在下列概念上和理論上的局限性和不足： （ 1） 傳統(tǒng)的電流型逆變器電路其交流負(fù)載不得不為電容性或必需并聯(lián)電容，以保證電流源逆變器能夠正常工作。 于 DC/AC逆 變 器， 一個(gè)直流電壓源向逆變器主電路三相逆變橋供電，將直流電能變換為交流電 能， 供給交流負(fù)載。 電壓源型逆變器拓?fù)淇梢钥醋鍪?由 BUCK變換電路拓展而來(lái)的， 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 電壓源逆變器也可以稱(chēng)為電壓源變流器 ， 而且電壓源逆變器必須具有恒定的輸入電壓源 ，也就是說(shuō)它的戴維南等效阻抗應(yīng)當(dāng)是理想的為 0， 如果電源電壓不夠恒定 ， 可以在輸入側(cè)接入一個(gè)大的用來(lái)儲(chǔ)能的電容器。 工業(yè)級(jí) C8051F330器件 可在工業(yè)溫度范圍（ 45℃到 +85℃）內(nèi)用 作。 2%的精度，可支持無(wú)晶體 UART操作 ? 80/40/20/10 kHz低頻率、低功耗振蕩器 ? 外部振蕩器：晶體、 RC、 C、或外部時(shí)鐘 ? 可在運(yùn)行中切換時(shí)鐘源，適用于節(jié)電方式 C8051F330器件是完全集成的混合信號(hào)片上系統(tǒng)型 MCU。 ，微處理器內(nèi)還應(yīng)嵌入基本的如 SRAM、看門(mén)狗電路、電源監(jiān)控及保護(hù)電路等。主要由光伏陣列、并網(wǎng)逆變器及控制檢測(cè)保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成，直接或通過(guò)變壓器與電網(wǎng)連接把電能送上電網(wǎng)。 3） 熟練掌握 MCS51系列單片機(jī)工作原理及應(yīng)用技術(shù)。 表 20xx 年全國(guó)年累計(jì)光伏并網(wǎng)發(fā)電量（ MW） 年份 20xx 20xx 20xx 20xx 20xx 荒漠并網(wǎng)發(fā)電 8 18 30 45 60 屋頂并網(wǎng)發(fā)電 8 18 30 45 60 課題主要研究的內(nèi)容 （ 1） 完成太陽(yáng)能并網(wǎng)饋電系統(tǒng)擬用 80C51F330單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)控 制。近幾年來(lái)，光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)得到了業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注。據(jù) 不完全統(tǒng)計(jì)，在這些地區(qū)已建成 10～ 100kW光伏電 40 多座， 推廣家用光伏電源 15萬(wàn)臺(tái)，總功率達(dá) 。 瑞士、法國(guó)、意大利、西班牙、芬蘭等國(guó)，也紛紛制定光伏發(fā)展計(jì)劃，并投巨資進(jìn)行技術(shù)開(kāi)發(fā)和加速工業(yè)化進(jìn)程。 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展歷史與趨勢(shì) 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 國(guó)外光伏發(fā)電歷史及現(xiàn) 狀 近幾年，國(guó)際上光伏發(fā)電快速發(fā)展，美國(guó)、歐洲及日本制定了龐大的光伏發(fā)電發(fā)展計(jì)劃。在依 靠電網(wǎng)的前提下，該系統(tǒng)省掉了 蓄電池，從而擴(kuò)大了使用的范圍和靈活性， 降低了造價(jià)。 Phase detection 。 在今后的十幾年，我國(guó)太陽(yáng)能光伏市場(chǎng)將會(huì)向并網(wǎng)光伏發(fā)電方向發(fā)展。 光伏發(fā)電就是其中之一。s actual need, enhance China39。在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用已有若干年，系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，而且適應(yīng)性廣。太陽(yáng)能光伏發(fā)電并網(wǎng)饋電技術(shù)是太陽(yáng)能利用技術(shù)的一個(gè)重要方面， 其理論指導(dǎo)意義在于利用該系統(tǒng)采集的太陽(yáng)能系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，可 更為深入的 進(jìn)行 太陽(yáng)能 的 研究開(kāi)發(fā)，推動(dòng)太陽(yáng)能利用和研究事 業(yè)的發(fā)展，進(jìn)而使得光伏并網(wǎng)逆變技術(shù)越來(lái)越趨于成熟。 1993年，德國(guó)首先開(kāi)始實(shí)施由政府投資支持，被電力公司認(rèn)可的 1000 屋頂計(jì)劃，繼而擴(kuò)展為 20xx 屋頂計(jì)劃，現(xiàn)在實(shí)際建成的屋頂光伏并網(wǎng)系統(tǒng)已經(jīng)超過(guò) 5000。在應(yīng)用方面，我國(guó)目前太陽(yáng)能電池主要用于通信系統(tǒng)和邊遠(yuǎn)無(wú)電地區(qū)，在 1995 年銷(xiāo)售才約 兆瓦。 據(jù)悉，敦煌 8兆瓦系統(tǒng)目前即使在全世界也是最大的，光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng) 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 先的德國(guó)也只有 5兆瓦光伏發(fā)電系統(tǒng)。其中主要用于解決西部無(wú)電區(qū)通電問(wèn)題， 其次為工業(yè)應(yīng)用，包括通訊、鐵路設(shè)備等，最后是提供照明部分。本文著重介紹系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。 本系統(tǒng)采用 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)及控制功能，把由光能轉(zhuǎn)換成的直流電通過(guò)逆 變器轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣骱蠡仞伒诫娋W(wǎng)?？傊?， 太陽(yáng)能光伏發(fā)電并網(wǎng)饋電 系統(tǒng) 微處理器 應(yīng)具有以下光伏 發(fā)電 DC12V 蓄電池 逆 變 切 換AC7V 公 網(wǎng) AC220V 電源隔離 狀態(tài)檢測(cè) 80C51 單片機(jī) 電壓 /電流 檢測(cè) 控制 充電 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 6 特點(diǎn)及硬件資源： 系統(tǒng) 應(yīng)涉及電壓、電流、溫度等模擬信號(hào)的多路連續(xù)采，因而微處理器內(nèi)應(yīng)嵌有 3路以上的 A/D轉(zhuǎn)換模塊，轉(zhuǎn)換精度 10位以上。 C8051F330 單片機(jī) 概述 模擬外設(shè) ? 10位 ADC ? 轉(zhuǎn)換速率可達(dá) 200ksps ? 可多達(dá) 16個(gè) 外部單端或差分輸入 ? VREF可在內(nèi)部 VREF、外部引腳或 VDD中選擇 ? 內(nèi)部或外部轉(zhuǎn)換啟動(dòng)源 ? 內(nèi)置溫度傳感器 ? 10位電流輸出 DAC ? 比較器 ? 可編程回差電壓和響應(yīng)時(shí)間 ? 可配置為中斷或復(fù)位源 ? 小電流（ ） 在片調(diào)試 ? 片內(nèi)調(diào)試電路提供全速、非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試 ? 支持?jǐn)帱c(diǎn)、單步、觀察 /修改存儲(chǔ)器和寄存器 ? 比使用仿真芯片、目標(biāo)仿真頭和仿真插座的仿真系統(tǒng)有更優(yōu)越的性能 ? 廉價(jià)而完整的開(kāi)發(fā)套件 供電電壓 ?????????? ? 典型工作電流： 25MHz 9μ A 32KHz ? 典型停機(jī)電流： A 溫度范圍： 40176。調(diào) 試邏輯支持觀察和修改存儲(chǔ)器和寄存器，支持?jǐn)帱c(diǎn)、單步、運(yùn)行和停機(jī)命令。 逆變部分 逆變器主要負(fù)責(zé)將控制器輸出的直流電能變換成穩(wěn)壓穩(wěn)頻的交流電能饋送電網(wǎng) 。可以看出，電流源逆變器其實(shí)是電壓源逆變器的對(duì)偶電路。 圖 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 圖 傳統(tǒng)的三相電流源變流器原理的電路結(jié)構(gòu) 。由此它 的抗電磁干擾的能力較差，影響了它們的可靠性。同理如果這兩個(gè)電容器很小接近于零，Z 網(wǎng)絡(luò)中相當(dāng)于兩個(gè)電感串聯(lián) ，構(gòu) 成傳統(tǒng)電流源逆變 器，因 此阻抗源電路要求 電感和尺寸都不大。 我 最終 沒(méi)有選擇 Z型逆變器，雖然它與傳統(tǒng)的逆變器相比存在很多的優(yōu)越性，可是考慮到我 知識(shí)的有限和 采用這種逆變器將給軟件方面增加一些難度，再加之在技術(shù)上的不成熟，也將會(huì)帶來(lái)一些新的問(wèn)題，因此 ,我選擇 在 電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上屬于電壓型控制逆變電路 ，而在 控制方式上 用 電流控制型電路 ， 以盡量彌補(bǔ)只用一種逆變器所造成的缺陷。孤島效應(yīng)會(huì)對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)的重連接制造困難，同時(shí)可能引起電氣元件以及人身安全危害，因此孤島效應(yīng)必須避免。另 外，頻率擾動(dòng)會(huì)引起輸出電流波形的畸變，同時(shí)分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)需要進(jìn)行電能質(zhì)量治理時(shí)，頻率的擾動(dòng)會(huì)對(duì)諧波補(bǔ)償效果造成較嚴(yán)重的影響。 電源狀態(tài)檢測(cè)部分主要信號(hào)波形如圖 。 系統(tǒng)控制部分如圖 所示，包括充電 (太陽(yáng)能給電池充電 ) 狀態(tài)下的 PWM恒流控制及能饋狀態(tài)下的 SPWM逆變控制。以 8051單片機(jī) 為例，最短指令周期 1μ s時(shí)，外時(shí)鐘是 12MHz。對(duì)容易受干擾的部分，可加設(shè)屏蔽金屬罩并接地，使干擾磁信號(hào) 被短路接地。 (2)設(shè)置圖紙顏色（圖紙邊框底色）。 (5)在 document options 對(duì)話框中，選擇 anization 則是進(jìn)行文檔屬性，名稱(chēng)，設(shè)計(jì)單位等進(jìn)行設(shè)置。 ，即可以對(duì)元件進(jìn)行連線，放線可以直接點(diǎn)擊所想連接元件的管腳，然后按住不放，拖動(dòng)到另下個(gè)元件的所需連接的管腳上，線自然就連接上了。我們采用自動(dòng)布局和手動(dòng)布局相結(jié)合的方法。 根據(jù)電路功能單元，對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局時(shí)，要符合以下原則： 按電路的流程安排各個(gè)功能電路單元的位置，使布局便于信號(hào)流通，并使信號(hào)盡可能保持一致方向。 印刷板導(dǎo)線的最小 寬度主要由導(dǎo)線與絕緣基板間的粘附強(qiáng)度和流過(guò)它們的電流值決定 .對(duì)于集成電路，尤其數(shù)字電路，通常選用 ～ 。必須用大面積銅箔時(shí)，最好用柵格狀 .這樣有利于排除銅箔與基板粘合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。 原則上每個(gè)集成 電路芯片都應(yīng)布置一個(gè) 的瓷片電容，如遇印制板空隙不夠，可每 4～ 8個(gè)芯片