【正文】 ，電阻性負(fù)載的電流波形和電壓波形一樣是方波，電阻電感性負(fù)載的電流的波形根據(jù)其阻抗角的大小在方波和三角波之間；純電感負(fù)載的電流波形是三角波，且功率因數(shù)為零。中、小容量逆變電源一般有推挽逆變電路、全橋逆變電路和高頻升壓逆變電路三種。（3）要求直流輸入電壓有較寬的適應(yīng)范圍，由于太陽電池的端電壓隨負(fù)載和日照強(qiáng)度而變化，蓄電池雖然對太陽電池的電壓具有鉗位作用，但由于蓄電池的電壓隨蓄電池剩余容量和內(nèi)阻的變化而波動，特別是當(dāng)蓄電池老化時其端電壓的變化范圍很大， 如12V蓄電池，其端電壓可在10V～16V之間變化，這就要求逆變電源必須在較大的直流輸入電壓范圍內(nèi)保證正常工作，并保證交流輸出電壓的穩(wěn)定。因此需要配置儲能裝置。太陽能電池陣列的具體設(shè)計步驟如下：（1）計算負(fù)載24h消耗容量P：P=H/VV負(fù)載額定電源。 本設(shè)計的光伏系統(tǒng)現(xiàn)場位置茲定于河南省平頂山。DClink的作用除了連接DC/DC變換器和DC/AC逆變器，還實(shí)現(xiàn)了功率的傳遞。技術(shù)方面，經(jīng)過十多年的努力，我國光伏發(fā)電技術(shù)有了很大的發(fā)展，光伏電池技術(shù)不斷進(jìn)步，與發(fā)達(dá)國家相比有差距，但差距在不斷縮小。③由于南方多數(shù)地區(qū)云霧雨多，在北緯30176。據(jù)估算，中國陸地表面每年接收的太陽輻射能約501018千焦(121018千卡) ，約相當(dāng)十1700億噸標(biāo)煤。其中太陽能資源在我國非常豐富，其應(yīng)用具有很好的前景。再次，通過分析各種常用的最大功率點(diǎn)跟蹤的方法，提出了一種基于本文中控制器的增量電導(dǎo)法。尤其是青藏高原地區(qū)最大，這里平均海拔高度在4000米以上，大氣層薄而清潔，透明度好，緯度低，日照時間長。從此光伏電池技術(shù)及其應(yīng)用得到了日新月異的發(fā)展。同時獨(dú)立光伏電站還可為小型農(nóng)場、畜牧養(yǎng)殖中心提供電源，有利十提高當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)牧業(yè)機(jī)械化、自動化水平。作為關(guān)鍵部件的太陽電池使用壽命長，晶體硅太陽電池壽命可達(dá)到25年以上（現(xiàn)市場上出現(xiàn)更高可靠性的電池，壽命可達(dá)30年等）；根據(jù)需要很容易擴(kuò)大發(fā)電規(guī)模。全市年平均總?cè)照諘r數(shù)為1868～2378小時。（5）太陽能電池溫度補(bǔ)償電壓VT。電池容量時，只要蓄電池容量大于太陽能發(fā)電板峰值電流的25倍，則蓄電池在充電時就不會造成失水。（2）按逆變器相數(shù)，可分為單相逆變器、三相逆變器和多相逆變器。有源逆變用于并網(wǎng)光伏發(fā)電，同樣通過PWM的方式產(chǎn)生交流調(diào)制正弦電源，并使輸出正弦波的電壓幅值、頻率及相位等變量與公共電網(wǎng)一致。 （2）輸出電壓為矩形波，輸出電流因負(fù)載阻抗不同而不同。在實(shí)際設(shè)計過程中，由于電感的體積、成本等因素的影響，一般只需考慮電感的下限值，即取稍大于下限值即可。對輸出波形的控制要求快速，一般要求在一個開關(guān)周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)對輸出電壓或電流的跟蹤，而對光伏陣列功率點(diǎn)控制的速度要求不是很快。DCDC變換電路有很廣泛的應(yīng)用于直流電機(jī)的調(diào)速、直流焊機(jī)、電解電鍍、開關(guān)電源、功率因數(shù)的校正等場合。如下圖所示開關(guān)兩種狀態(tài)： （1）開關(guān)置于1時 （2）開關(guān)置于2時圖3—3 電感電流連續(xù)的兩種狀態(tài)圖在DCDC開關(guān)變換電路中，開關(guān)元件被周期性的接通和關(guān)斷，控制開關(guān)接通的時間和整個周期T的比例稱為開關(guān)接通占空比，即,它是開關(guān)變換電路中的一個重要參數(shù)。關(guān)于其性能和特點(diǎn)，不在贅述，選取同一型號IGBT。故障保護(hù)邏輯的輸入信號包括：驅(qū)動單元送來的IGBT短路信號，由控制板上硬件比較器產(chǎn)生的直流輸入電壓的過壓信號、直流輸出電壓的過壓信號及直流輸出電流的過流信號。在DSP板上使用200Ω的采樣電阻，因此最終電流電壓比為5A/V。（6）電壓環(huán)處理子程序：完成電壓環(huán)的信號采集與PI調(diào)節(jié)的運(yùn)算處理。為了充分發(fā)揮光伏電池的效能，提高系統(tǒng)的整體效率，對光伏電池的輸出進(jìn)行最大功率點(diǎn)的跟蹤就十分的必要。其基本的思想是選取目標(biāo)函數(shù)的負(fù)梯度方向作為每步迭代的跟蹤方向，逐步逼近函數(shù)的最小值和最大值，具有運(yùn)算簡單，魯棒性好的特點(diǎn)。光伏發(fā)電系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢是廣大的，未來的人們利用新能源的辦法很多 ，光伏發(fā)電的產(chǎn)業(yè)將會再次的為人類帶來光明。光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)際上是一個無源逆變系統(tǒng)，但它和普通的逆變器又有很大的區(qū)別。但其缺點(diǎn)是這種方法只能使光伏輸出電壓在最大功率點(diǎn)附近震蕩運(yùn)行，而導(dǎo)致部分功率損失，并且初始值及跟蹤步長的給定對于跟蹤精度和速度有較大影響。如下圖：圖6—4 增量式PI調(diào)節(jié)控制流程圖 SPWM脈沖發(fā)生子程序流程圖本程序利用事件管理器EVB的兩個完全比較單元CMPR4和CMPR5產(chǎn)生4路PWM信號，其中每個完全比較單元輸出一對互補(bǔ)的PWM脈沖，時基由通用定時器GP3提供，計數(shù)器的工作方式設(shè)置為連續(xù)增減方式。（4）對光伏逆變器系統(tǒng)進(jìn)行故障檢測和處理。IR2113驅(qū)動半橋的電路如：圖4—2所示，其中C36，D3分別為自舉電容和自舉二極管，C37為VCC的濾波電容。其主要的資源配置有：（1）高性能32位CPU運(yùn)行頻率高達(dá)150MHz，4MB的程序/數(shù)據(jù)尋址空間：高效的代碼轉(zhuǎn)換功能（支持C/C++和匯編）；與TMS302F24x/F240x系列DSP代碼兼容；（2）高性能低功耗，；（3）128Kl6位的內(nèi)部FLASH存儲器；18Kl6位的單周期訪問SARAM；（4）引導(dǎo) Rom（BOOTRom）；帶有軟件啟動模式；數(shù)學(xué)函數(shù)庫IQmath；（5）芯片內(nèi)部有3個32位定時器，時鐘和系統(tǒng)控制：支持動態(tài)改變鎖相環(huán)的倍頻系數(shù)；看門狗定時模塊；（6）具有兩個事件管理器模塊（EVA、EVB），每個管理器模塊包括：兩個16位的通用定時器；8通道的PWM；不對稱、對稱或四個空間矢量PWM波形發(fā)生器；死區(qū)產(chǎn)生和配置單元；驅(qū)動保護(hù)中斷（PDPINT）；三個完全比較單元；三個捕捉單元：正交脈沖編碼電路等；（7）擁有兩個SC1口和一個SP1口，增加了數(shù)據(jù)緩存功能，傳輸頻率可達(dá)MHZ數(shù)量級。開關(guān)管工作頻率的選擇：工作頻率過高，則輸出波形諧波含量少，有利于濾波，但工作頻率過高則管子的損耗和發(fā)熱就會增加，所以本系統(tǒng)中取開關(guān)管的開關(guān)頻率為=20HZ，則=50。 Boost電路電感的設(shè)計Boost變換器是輸出直流電壓平均值高于輸入電壓的單管不隔離直流變換器，依據(jù)上圖()Boost變換器中電感L 在輸入側(cè)，稱之為升壓電感。只對直流參數(shù)進(jìn)行變換的電路。散熱要求：IGBT在開關(guān)過程中會產(chǎn)生大量開關(guān)損耗而使器件發(fā)熱，因而在選擇器件時還必須綜合考慮裝置的散熱條件。如下圖所示： 圖2—4 單相全橋電壓型逆變電路本電路的特點(diǎn)：直流母線采用電容C濾波，、和、交替導(dǎo)通/關(guān)斷：加在負(fù)載上的電壓幅值為 ，輸出功率為半橋逆變器的4倍；開關(guān)管 上承受最大電壓 ；控制方式有單極、雙極式PWM脈寬調(diào)制控制。即：電壓型逆變器的直流輸入端并接有大容量儲能元件，逆變橋輸出到負(fù)載兩端的電壓為方波，其幅值為電容電壓。（4）按逆變器輸出交流電的頻率，可分為工頻逆變器(5060Hz)、中頻逆變器(幾百10kHz)和高頻逆變器(10k幾MHz)。目前光伏發(fā)電系統(tǒng)主要用于邊遠(yuǎn)地區(qū)，許多電站無人值守和維護(hù)，這就要求逆變電源具有合理的電路結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格的元器件篩選，并要求逆變電源具備各種保護(hù)功能，如輸入直流極性接反保護(hù)，交流輸出短路保護(hù)，過熱，過載保護(hù)等。(由于不在本設(shè)計計劃內(nèi)，所以略減)太陽能發(fā)電不是連續(xù)的，通常與負(fù)載用電規(guī)律不相符合。對于交流光伏系統(tǒng)或并網(wǎng)光伏系統(tǒng)等，方陣的工作電壓常用110V、220V等。光伏系統(tǒng)硬件設(shè)計的主要目的是根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的硬件設(shè)備包括太陽電池組件的選型，支架設(shè)計，逆變器的選擇，電纜的選擇，控制測量系統(tǒng)的設(shè)計，防雷設(shè)計和配電系統(tǒng)設(shè)計等。后級的DC/AC逆變器，采用單相逆變?nèi)珮?，作用是將DClink直流電轉(zhuǎn)換成 220/50HZ正弦交流電，實(shí)現(xiàn)逆變向負(fù)載輸送功率。光伏發(fā)電在改善人民生活條件方面已發(fā)揮著重要作用，并將在21世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮更大作用。②太陽年輻射總量，西部地區(qū)高于東部地區(qū)，而除西藏和新疆兩個自治區(qū)外，基本上是南部低于北部。以南，有著十分豐富的太陽能資源。太陽能憑借其在以上幾方面的優(yōu)點(diǎn)受到全球的高度關(guān)注。 關(guān)鍵詞: 單相光伏； 逆變器； 最大功率點(diǎn)跟蹤； DSPABSTRACTWith the continuous development of social production, environmental pollution and energy shortage have bee a very serious problem, so searching for a new kind of energy which is large in reserve, pollutionfree, and easy to obtain has risen to the agenda of the world. Moreover, the demand for energy is growing, and worldwide energy crisis has bee increasingly prominent. However, earth39。例如:被人們稱為“日光城”的拉薩市，1961一1970年間的年平均日照時數(shù)為3005. 7小時相對日照率為68%年平均晴天為108. 5天，陰天為98. 8天，太陽總輻射為8160兆焦/(米2光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用在當(dāng)今世界，特別是在非洲、南美、澳洲及業(yè)洲等各國，普遍受到重視。現(xiàn)在，江蘇的無錫尚德，陜西的西安華朗,保定的天威英利，寧波太陽能，南京中電光伏，上海太陽能科技，云南天達(dá)和常州天臺等在光伏發(fā)電行業(yè)，設(shè)備的研發(fā)等領(lǐng)域技術(shù)已趨于成熟。不足之處是：其一、照射的能量分布密度?。黄涠?、獲得的能源與四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關(guān)；造價比較高?！嬷g；～℃。VT＝－25VF（6）計算太陽能電池陣列工作電壓VP。在水情遙測系統(tǒng)中，連續(xù)陰雨天的長短決定了蓄電池的容量，由遙測設(shè)備在連續(xù)陰雨天中所消耗能量安時數(shù)加上20%因子，再加上10%電池自放電能安時數(shù)便可計算出蓄電池的容量源。依據(jù)題目設(shè)計要求，本文選用單相逆變器。其工作原理為：逆變器是由IGBT等功率開關(guān)器件構(gòu)成，控制電路使其開關(guān)元件有一定規(guī)律的連續(xù)開通和關(guān)斷，使輸出電壓極性正負(fù)交替，將直流輸入轉(zhuǎn)換為交流輸出。 （3）阻感負(fù)載時需提供無功功率。另外需要特別指出的是，以上的計算是建立在額定輸出電壓，即=220V的基礎(chǔ)上，考慮到實(shí)際負(fù)載下電壓的波動范圍，在設(shè)計電感時，最終選取電感值為=5mH。 為了使光伏陣列所產(chǎn)生的直流電源逆變成交流電后向負(fù)載（用戶）供電，就必須對逆變器的輸出波形實(shí)時跟蹤控制，使其逆變出的電壓，頻率，波形符合負(fù)載需要。一般結(jié)構(gòu)：圖3—1 DCDC變換一般結(jié)構(gòu)雙開關(guān)器件DCDC變換器有兩級串接升壓型和半橋式(BuckBoost)換器。對一般的變換器來說，電源電壓下降時，為了使輸出電壓穩(wěn)定，控制線路總是盡量增大占空比，使電壓增益變大來維持輸出電壓恒定。 二極管的設(shè)計升壓斬波電路中的二極管應(yīng)具有較低的通態(tài)壓降和快反恢復(fù)特性，在電路中承受最大400V的電壓和最大11A的電流，因此選用DSEI30~06，其主要參數(shù)為電壓：600V，電流為30A。這些故障保護(hù)輸入信號在CPLD內(nèi)部邏輯中相與，產(chǎn)生故障保護(hù)輸出信號，送到TMS320F2812的驅(qū)動保護(hù)中斷端口PDPINTB，任何個故障保護(hù)輸入信號有效都會產(chǎn)生中斷，由驅(qū)動保護(hù)中斷程序進(jìn)行響應(yīng)的保護(hù)動作。經(jīng)過濾波整形，得到系統(tǒng)控制所需要的電流平均值和瞬時值。（7）故障檢測及處理子程序:進(jìn)行故障檢測，發(fā)生故障后系統(tǒng)的保護(hù)、恢復(fù)、重試等功能該系統(tǒng)總的流程框圖如下： 圖6—1 逆變器控制軟件框圖 系統(tǒng)主程序流程圖系統(tǒng)上電后，從主程序開始執(zhí)行：首先關(guān)閉中斷位，屏蔽所有中斷，然后初始化CPU，設(shè)置時鐘頻率，初始化中斷向量，然后初始化各種外設(shè)：包括事件管理器（EVA、EVB）、ADC模塊、串行外設(shè)接口（SP1）模塊，以及對I/O端口進(jìn)行初始化設(shè)置。大功率點(diǎn)跟蹤控制（MPPT）是實(shí)現(xiàn)實(shí)時檢測太陽能發(fā)電陣列的輸出功率，采用一定的控制算法預(yù)測當(dāng)前工作狀態(tài)下太陽能發(fā)電陣列可能的最大功率輸出，通過改變當(dāng)前的阻抗來滿足最大功率輸出的要求，使其光伏系統(tǒng)可以運(yùn)行于最佳工作狀態(tài)。8 太陽光跟蹤系統(tǒng)由于地球的自轉(zhuǎn)使太陽光射入光伏陣列的角度時刻在變化，使得光伏陣列吸收太陽輻射受到很大的影響，進(jìn)而影響到光伏陣列的發(fā)電能力。 由于本人經(jīng)驗的匱乏，學(xué)識淺薄，設(shè)計中難免有許多考慮不周全的地方及偏差，對一些光伏的研究還有所加深；特別是在太陽能最大功率跟蹤的問題方面，今后還需要做進(jìn)一步的學(xué)習(xí)。其控制系統(tǒng)框圖如下：圖8 太陽跟蹤控制系統(tǒng)框圖結(jié) 論光伏發(fā)電時一個新型的產(chǎn)業(yè)，它是我們當(dāng)今科技發(fā)展的潮流。該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)模塊化控制，跟蹤方法簡單，在系統(tǒng)中容易實(shí)現(xiàn)。CPU定時器中斷處理程序流程圖如下圖：圖6—3 定時器中斷程序流程圖 PI環(huán)控制子程序流程圖以電壓PI調(diào)節(jié)為例，給出增量式PI控制算法的流程圖。（3）生成固定頻率的三角載波并與調(diào)制波比較從而產(chǎn)生相應(yīng)的PWM信號全橋逆變器的SPWM控制，使輸出電流和負(fù)載同頻。如上所述IR2113的特點(diǎn)，可以為裝置的設(shè)計帶來許多方便。 TMS320F2812DSP采用高性能的靜態(tài)CMOS技術(shù)，低功耗設(shè)計，F(xiàn)lash編程電壓為 ，主頻高達(dá)150MHZ。因為諧波越高，濾波越容易，濾波器體積也就越小，因此，在DCDC變換電路當(dāng)中，開關(guān)頻率往往較高。圖3—2就是在這一啟發(fā)下利用一個全控型開關(guān)和一個續(xù)流二極管加上電感、電容構(gòu)成的直流——直流升壓變換電路——Boost變換器。 DC——DC變換電路定義DCDC：直流――直流變換器（DC－DC Converter）的功能是將一種直流電變換為另一種固定或可調(diào)電壓的直流電，又稱為直流斬波器（DC Chopper）。電流容量：在IGBT工作過程中，集電極