【正文】 0 sdc dcPTC U??? （ 310） 其中， ，代入上式得： FC dk ?8 2 43 4 0 05 ?? ??? ? （ 311） 在實際的電容選取中，由于充放電作用，我們給電容留有 5倍以上的容量，因此采用的 4500uF/450V 電容。而功率開關是由 GTR和 MOSFET共同組成的。 在現(xiàn)實中，當輸出電壓有效值為 U=220V 時，電壓會產(chǎn)生連續(xù)的波動，因此我們選電感值為 10L mH? 。 圖 41 光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的仿真圖 在上圖中中，首先由 Boost升壓電路將直流電源從 60V的電壓 經(jīng)過升高到 340V然后經(jīng)逆變器將其轉化為 220V 的 標準正弦波電流 ，最后經(jīng)過 LC 濾波電路后并入電網(wǎng)。其控制采用 TMS320F2812 芯片，擁有較強的信號處理能力。 最后在所選取的參數(shù)的基礎上進行了 Matlab 仿真測試。 這次畢業(yè)論文能夠順利完成，首先我要感謝我的導師荊老師。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 涉密論文按學校規(guī)定處理。 ：任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）。 作者簽名： 日 期： 致謝 31 學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。她嚴謹細致、一絲不茍的作風，精益求精、注重培養(yǎng)學生獨立自主精神態(tài)度讓我受益匪淺，并對我產(chǎn)生了深遠的影響，在這里表示對荊老師衷心的感謝。 展望 因為我的研究時間不夠長，缺少理論和實踐經(jīng)驗，對單相光伏并網(wǎng)逆變器的基本功能還只是一個了解，對光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的研究還有待深入，主要有以下幾個方面： （ 1） 對光伏并網(wǎng)逆變器的結構優(yōu)化進行研究設計。但到了工作后期發(fā)現(xiàn)，由于任務量有些大和自己能力的不足，只完成了其中的部分工作，而且在設計中有許多錯誤，請各位老師批評指正。 仿真波形和分 析 基于 DSP 的光伏并網(wǎng)逆變器硬件電路的設計 24 Matlab 的仿真結果如圖 42 所示。 由 12f LC??得： ? ? ? ?22311 62 * 1 3 1 0 1 0 2 5 0 1 3CFLf ??? ?? ? ?? ? ? ? ? ? （ 319） 由于基波頻率為 50Hz，故由（ 319）式解得電容值 6CF?? ，所以選則的電容為 6 /450FV? 。因此應用十分廣泛。再者由于本系統(tǒng)的輸出電壓基于 DSP 的光伏并網(wǎng)逆變器硬件電路的設計 20 為 340V，最大電流為 14A。 整理可得： 11dcPVUU ?? ? （ 32） 由于光伏陣列輸入電壓為 50～ 120V，直流母線電壓為 dcU =340V， 有： 50340m a x ????? dk pvdcU UU? ， 120340m i n ????? dk pvdkU UU? ， 因此在升壓斬波電路中，占空比 ? 的范圍是 ～ 。 SD 接低電平， IR2110 的輸出信號跟隨HIN 和 LIN 變化。 由限流電阻處理后在經(jīng)過兩個二極管接入到 AD5 引腳。 （ 5） 電網(wǎng)交流側過零比較電路 在本系統(tǒng)中采用的控制芯片只可以接收脈沖信號，因此我們一定要先將電網(wǎng)基于 DSP 的光伏并網(wǎng)逆變器硬件電路的設計 16 正弦波信號調整為脈沖信號，而且他們之間擁有相同的過零點。然后再將信號減半后接入 RC濾波電路，最后由兩二極管限幅處理后接入AD3 引腳。通過 R53 和 C38 濾波后，經(jīng)過一個限流電阻 R47 送入到電壓跟隨器中。電容 C C2 起濾波作用。 一般情況下，它是由電壓互感器、傳感器、霍爾元件等器件來將所收集的信號轉為弱電信號，并把該信號經(jīng)調理電路后接入 DSP。其中， 是內部邏輯提供電壓， 是外部接口引腳電壓。而且它還擁有足夠的 I/O 接口，因此應用十分廣泛。 圖 31 逆變器系統(tǒng)整體控制框圖 在并網(wǎng)逆變器中的光伏電池陣列的直流輸出電壓相對較低，所以電池陣列可以直接采用多級串聯(lián)而獲得需要的逆變電 路側的母線電壓 ， 但由于電功率的輸出以及環(huán)境的變化，使得逆變器直流母線電壓將會產(chǎn)生波動，電池電源側輸出功率也也會產(chǎn)生波動。該技術分為被動式和主動式兩種，被動式檢測技術通過檢測逆變器 交流輸出端的電壓、頻率、相角等參數(shù)來判斷孤島效應是否發(fā)生。 孤島效應的影響和危害 孤島效應是指當電網(wǎng)因某種原因而停止供電時，部分電網(wǎng)沒有及時與電網(wǎng)隔離而形成一個失去控制的供電孤島 [5]。 由最大功率點知： P U I?? （ 21) 兩邊求導得： 基于 DSP 的光伏并網(wǎng)逆變器硬件電路的設計 8 dP dIIUdU dU? ? ? （ 22） 所以有： dI IdU U?? （ 23） 電導增量法的優(yōu)點是當外界條件變化時，能夠及時的跟蹤太陽能電池最大功率點的變化，調整比較靈活。以此來提高系統(tǒng)的工作效率。 ，輸出的電流中含較多高次諧波。由于在該方式中的開關頻率是一個定值，這給高頻濾波器的設計省去了很多不必要的環(huán)節(jié)。但由于該電路鎖相環(huán)節(jié)反映緩慢，因此無法實現(xiàn)對輸出電壓的精確控制。光伏陣列是以逆變器為樞紐接入電網(wǎng)，而逆變器的工作頻率始終是 50Hz。 P V電網(wǎng)A CD C工 頻 變 壓 器 圖 22 工頻隔離型并網(wǎng)逆變器結構 基于 DSP 的光伏并網(wǎng)逆變器硬件電路的設計 4 高頻隔離型光伏并網(wǎng)逆變器是經(jīng)過兩次逆變成交流電的裝置。 逆變器的拓撲結構分類 在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，逆變器結構的選擇是逆變系統(tǒng)設計的一個非常重要的部分，它的結構和性能對并網(wǎng)系統(tǒng)的安全運行有著決定性作用。但近些年，隨著我 們國家對光伏并網(wǎng)型逆變器研究費用的巨大投入，在逆變器研究方面我國有不少廠家已取得了優(yōu)良的成績，并且在市場也形成了一定的規(guī)模和市場競爭力。近些年， 隨著 西方國家不斷加大 對光伏 發(fā)電 產(chǎn)業(yè) 的投資力度 ，光伏 并網(wǎng) 逆變器 的發(fā)展速度也越來越快 。而太陽能不僅資源豐富，而且使用環(huán)保、方便，是人類所尋找替代能源的不二選擇。 inverter。在過不久，太陽將會成為人類所需 能源的主要來源，它的開采形式主要是并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，是將太陽能以光的形式轉化為電能而被人們利用。畢業(yè)設計（論文）中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點等，均已明確注明出處。 論文首先描述了太陽能光伏并網(wǎng)的國內發(fā)展現(xiàn)狀，并介紹了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的基本原理。隨著人類對一次性能源的無節(jié)制開采，環(huán)境污染也在日趨嚴重。而如今隨著相關技術的不斷成熟，光伏技術也有了閃電式的發(fā)展。它們的光伏產(chǎn)品已經(jīng)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，而且擁有十分完善的市場規(guī)模。在設計結束后，我們對本論文的內容進行總結，并對日后的相關工作進行了展望。 圖 21 光伏并網(wǎng)逆變器的分類 （ 1） 隔離型光伏并網(wǎng)逆變器 由上圖可知，隔離型可分為工頻隔離型和高頻隔離型兩種。其結構如圖 23 所示。而設計多級變換器的核心部分在于合理選擇 DC/DC 變換器的電路拓撲結構，我們從 DC/DC 變換器轉換電能的效率榆林學院本科畢業(yè)設計 5 方面來考慮，一般選擇 Buck 和 Boost 變換器。 輸出電流控制方式 在電流型輸出系統(tǒng)中，輸出電流的控制方式有 SPWM 電流跟蹤方式、 SVPWM、電流滯環(huán)瞬時比較方式、復合控制和重復控制等。其原理如圖 27 所示 。它是榆林學院本科畢業(yè)設計 7 利用空間電壓矢量變換來實現(xiàn)完成對電路的控制。 （ 1）擾動觀察法 擾動觀察法是一種常用的動態(tài)追蹤方法，它的原理是是給出一個擾動值 U? ，并將此時太陽能電池的輸出功率 P1 與之前的輸出功率 P0 作比較，如果輸出功率增加，即△ P＞ 0，表明擾動方向準確，則按原方向調整；如果輸出功率減小，即△ P＜ 0，表明擾動的方向錯誤，則按與原方向相反的方向調整，如圖 28所示。其工作原理是系統(tǒng)將當前時刻光伏陣列輸出功率 P 與上一個時刻的輸出功率 P0 作比較，若 P＞ P0，則爬坡方向正確；若 P＜ P0，證明爬坡方向與原方向發(fā)生了偏差，則按與原來電壓變化相反的方向爬坡。 ，導致輸出電流、電壓和頻率不穩(wěn)定，影響傳輸電能質量。 本章小結 本章首先對逆變器的拓撲結構以及輸出電流控制方式進行了分析，并決定 選用雙級式非隔離電壓型逆變器結構作為主電路。 它的原理是利用計算機或專用的處理設備對其接收的信號進行采集、變換、識別等加工處理來實現(xiàn)控制的目的。它是由 Altium公司生產(chǎn)的一個電子線路設計軟件，可以設計各 種電路圖和 PCB 圖。將引腳 10 分別接地。 1OUT 和 1IN短接，所以 U1OUT=U1IN。 基于 DSP 的光伏并網(wǎng)逆變器硬件電路的設計 14 +R 52R 49R 5110 K10 K5 KC 39100 pF200 pF 15 V+ 15 V直流電壓霍爾采樣電路814132U 10 A+ 3 . 3 VAD 0D 11D 14馮露露 1105230205U C 35100 KR 50U + 圖 35 直流側電壓采樣電路 在上圖中，功率電阻 R50 的作用是檢測原電壓與被測電流的比值。該傳感器電源電壓是 15V? ，絕緣 電壓是 3kV，輸入額定電流為 10mA? ，輸出額定電流為 25mA? 。 +R 36R 37R 31R 32R 3510 K10 K10 K10 K10 KC 33100 pF200 pF 15 V+ 15 V交流電流霍爾采樣Iin814132U 9 A+ 3 . 3 VAD 4D 6D 7馮露露 1105230205IoutC 32100 K+ 2 . 5R 33 圖 38 交流側電流采樣電路 在本設計中，霍爾電流傳感器的型號為 HNC100LA，交流絕緣電壓為 。因此可以確定光伏并網(wǎng)逆變器電流跟蹤電網(wǎng)電壓的同步。 它具有處理能力強、反應迅榆林學院本科畢業(yè)設計 17 速、使用方便、價格便 宜等優(yōu)點 。 主電路設計與關鍵參數(shù)選擇 本設計屬于單相雙級光伏并網(wǎng)逆變器的拓撲結構，其逆變系統(tǒng)的內部電路結構如圖 312 所示。 ?是電流紋波系數(shù)（取 25%?? ） ,開關管的頻率為 100f KHz? ，當 ?? 時，有： HL ?3 6 81 0 0 0%25 103 4 )(522 ?? ????? ? （ 36） 所以選取 600LH?? 。由二極管承受的最大電壓是 340V 和最大電流是 14A，我們選 Infineon 公司二極管 IDP18E120，其主要參數(shù)為 1200V/18A。 開關過程中應具有良好的散熱條件。 基于 DSP 的光伏并網(wǎng)逆變器硬件電路的設計 22 榆林學院本科畢業(yè)設計 23 第四章 光伏并網(wǎng)逆變器仿真測試 在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的設計過程中，經(jīng)過對硬件電路的設計和參數(shù)選取之后，我們還要對所選取的參數(shù)進行檢驗，從而確定該組參數(shù)是否能夠保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。 本章小結 在前幾章的基礎上，本章首先利用 matlab 軟件對光伏系統(tǒng)進行了仿真，并且通過其仿真波形分析說明本論文所設計的參數(shù)達到了本文主要性能指標的要求，證明了設計的可行性。 其次，對光伏并網(wǎng)逆變器的工作性能進行簡單的分析。 （ 3） 加強對孤島效應的檢測和預防的研究，減少孤島效應對逆變系統(tǒng)的影響，使系統(tǒng)的運行更加安全穩(wěn)定。 特別感謝我的父母和家人，感謝他們默默地為我付出！不論在學習還是生活中都不斷地鼓勵、支持我，使 我能夠不斷進步。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔