【正文】 公司提供的數(shù)據(jù)手冊。 ? 逐個脈沖關斷。 畢業(yè)設計（論文）專用紙 23 圖 42 電壓控制型原理 ② 電流控制型的基本原理 電流控制型正是基于電壓控制型的缺點而發(fā)展起來的，從如圖 43 所示的電路中可以看到，它除保存了電壓控制型的輸出電壓反饋外，又增加了一個電流反饋環(huán)節(jié)。然而控制芯片采用的是 SG3525。但是在實際中導致變壓器偏磁的原因主要有以下幾種： (1)功率管中器件通態(tài)壓降存在差異。將太陽能電池組件輸出降低 10% 在實際工作情況下，太陽能電池組件的輸出會受到外在環(huán)境的影響而降低，如泥土、灰塵的覆蓋和組件性能的慢慢衰變等。溫度修正系數(shù)的作用就是保證安裝的蓄電池容量要大于按照 25℃ 標準情況算出來的容量值，從而使得設計的蓄電池容量能夠滿足實際負載的用電需求。 公式如下： = ?自 給 天 數(shù) 負 載 工 作 時 間平 均 放 電 率 （ 小 時 ） 最 大 放 電 深 度 （ 34） 對于多個不同負載的光伏系統(tǒng)，負載的工作時間可以使用加權平均負載工作時間。升壓變壓器采用高頻磁芯材料，因而具有體積小、重量畢業(yè)設計（論文）專用紙 13 輕的特點；后級的單相全橋逆變電路，采用 PWM調制，經(jīng)濾波電路得到 220V 50Hz的工頻交流輸 出。 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)中逆變器控制方法的比較 光 伏逆變器實現(xiàn)輸出正弦波的工頻電壓，控制方案的實現(xiàn)通常分為模擬控制和數(shù)字控制，具體實現(xiàn)方案有以下幾種： (1)模擬控制。并且鐵芯利用率高，易采用軟開關的工作方式，但功率器件較多，控制及驅動較復雜，并且存在直通現(xiàn)象，適合大功率場合。 由于太陽電池的端電壓隨負載和日照強度而變化，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阻的變化而波動，特別是當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保證正常工作，并保證交流輸出電壓的穩(wěn)定。 蓄電池組 蓄電池是獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)中必須的儲能部件。 作為家用的小型系統(tǒng)，獨立光伏系統(tǒng)有其獨特的優(yōu)勢，它體積小，便于安裝使用和維護，成本較小，由于獨立光伏系統(tǒng)中有并網(wǎng)系統(tǒng)所沒有的蓄電池部分，所 以可以應用更長時間，基本能夠滿足普通用戶的需要。太陽電池及組件產(chǎn)量逐年穩(wěn)步增加。 太陽能光伏發(fā)電是一種將太陽光輻射能 量直接轉化為電能的發(fā)電技術，它是可再生能源和新能源的重要組成部分，被認為是當今世界上最有發(fā)展前景的新能源技術 。軟件設計中，采用瞬時電壓反饋，增加了電路保護等功能，論文闡述了軟件設計總體思想構架，給出了程序代碼。商品化電池效率從 10%～ 13%提高到 13%～ 15%，生產(chǎn)規(guī)模從 1～ 5兆瓦 /年發(fā)展到 5～ 25兆瓦 /年，并正在向 50兆瓦甚至 100兆瓦擴大。當太陽能光照射到由 P、 N型兩種不同導電類型的同質半導體材料構成的太陽能電池上時，其中一部分光線被反射，畢業(yè)設計（論文）專用紙 3 一部分光線被吸收，還有一部分光線透過電池片。 畢業(yè)設計（論文）專用紙 5 本文的研究內容 本論文研究的目的是開發(fā)出一個高性能、價格低廉的修正正弦波輸出的獨立型 光伏逆變系統(tǒng)。 對于蓄電池部分，太陽能光伏陣列發(fā)出的直 流電能，經(jīng)過控制器對蓄電池進行充放電控制，如 MPPT控制；但由于本文設計的的光伏逆變系統(tǒng)低電壓輸入，太陽能電池板滿足輸出電流小，蓄電池組處于充放電的循環(huán)狀態(tài)，綜合考慮成本，經(jīng)濟效益等方面，因此不考慮對蓄電池的控制，只進行基本的穩(wěn)壓措施即可。 畢業(yè)設計（論文）專用紙 9 BTLCN3N1D1N2D2D3 圖 22 正激式變壓器電路結構 (2)推挽式 如圖 23所示，電路結構簡單，可以看成兩個完全對稱的單端反激式交換器的組合。這種電路方式效率比較高 (可達 90％以上 )、可靠性較高、抗輸出短路的能力較強。 數(shù)字信號處理 （ DSPdigital signal processing） 是一門涉及許多領域的新興學科，在現(xiàn)代科技發(fā)展中發(fā)揮著極其重要的作用。公式如下： = 負 載 標 稱 電 壓串 聯(lián) 蓄 電 池 數(shù) 量 蓄 電 池 標 稱 電 壓 （ 32） = 蓄 電 池 總 容 量并 聯(lián) 蓄 電 池 數(shù) 量 單 個 蓄 電 池 容 量 （ 33） 畢業(yè)設計（論文）專用紙 15 (2)公式的修正 對于鉛酸蓄電池，蓄電池的容量不是一成不變的與兩個重要因素有關：蓄電池的放電率和環(huán)境溫度。如圖二給出 了一般鉛酸蓄電池的最大放電深度與蓄電池溫度的關系。而在獨立光伏系統(tǒng)中沒有備用電源在天氣較差的情況下給蓄電池進行再充電，這樣蓄電池的使用壽命和性能將會受到很大影響，使整個系統(tǒng)的運行費用也將大幅度增加。當 Sl 或 S2 通時，電感工的電流逐漸上升；兩個開關都斷開時，電感 L 的電流逐漸下降。 (1)盡量選用特性一致的開關管，并適當增大變壓器磁芯面積，或使磁芯保留一定的氣隙，使之在 電路不平衡的狀態(tài)下，磁通不至于飽和。 ① 電 壓控制型的基本原理 電壓控制型的基本原理圖如圖 42所示。 ② SG3525 引腳功能及特點 ? 工作電壓范圍寬： 8— 35V。 （ 3）采用專門隔離器件 如電壓霍爾或電流霍爾元件，這種辦法控制精度高，但是價格昂貴。 （ 3） DC/DC 整流二極管的選擇 整流二極管的設計要去為具有正向壓降小，反向漏電流小，反向恢復時間短等的特點。 畢業(yè)設計（論文）專用紙 30 PWM(Pulse Width Modulation)控制就是脈 寬調制技術，即通過對一系列脈沖的寬度進行調制，來等效的獲得所需要的波形（含形狀和幅值 )。 PIC 單片機是采用 RISC結構的高性價比嵌入式控制器，采取數(shù)據(jù)總線和地址總線分離的 Harvard 雙總線結構，具有很高的流水處理速度。肖特基二極管的上正向通態(tài)壓降很小，為 0． 30． 8 V，而快恢復二極管的導通壓降都在 1V以上。如圖45 所示： TLP521TL4311KR241KR25140KR271KR281KR26100pFCr2100pFCr31KR23BATFN電壓檢測 圖 45 光耦隔離電路 TLP521 的原邊相當于一個發(fā)光二極管，原邊電流 If越大，光強越強，副邊三極管的電流 Ic 越大。 ? 振蕩器工作頻率范圍寬： 100Hz— 400KHz. ? 具有振蕩器外部同步功能。 電壓型控制方式的優(yōu)點是控制簡單，易于設計和 分析，抗干擾性能強，其最大缺點是動態(tài)響應速度慢。其缺點是使開關電源的效率降低。 推挽式電路變壓器的偏磁現(xiàn)象 推挽變換器電路拓撲的特點就是結構有很好的對稱性，應用方便。 太陽能電池組件配置計算 (1)基本公式 計算太陽能電池組件數(shù)量的基本方法是用負載平均每天所需要的能量（安時數(shù)）除以一塊太陽能電池組件在一天中可以產(chǎn)生的能量即組件日輸出（安時數(shù)），這樣就可以算出系統(tǒng)需要并聯(lián)的太陽能電池組件數(shù)，其中組件日輸出的計算為太陽能光伏組件最大工作點電流（安）乘以每日太陽輻照最小時數(shù)（小時），使用這些組件并聯(lián)可以產(chǎn)生系統(tǒng)負載所需要的電流。如果在嚴寒地區(qū)，就要考慮到低溫防凍問題對此進行必要的修正。 蓄電池的容量隨放電率的降低（即蓄電池放電時間變長）而相應增加， 這樣就會對我們的容量設計產(chǎn)生影響。數(shù)字信號處理器是在模擬信號變換為數(shù)字信號后對數(shù)字信號進行高速實時處理的專用處理器，它具有計算速度快、體積小、功耗低等優(yōu)點，是實現(xiàn)數(shù)字信號處理的強大工具。由于采用工頻變壓器，體積大 ，質量大，價格也較貴。但電路必須有良好的對稱，否則鐵芯容易引起電流偏磁飽和。光伏發(fā)電系統(tǒng)對逆變電源 有 較高 的 要求： （ 1）具有較高的效率。 (2)對獨立型光伏 系統(tǒng)的不同主電路結構拓撲結構，工作原理，控制策略進行詳細的分析， 并根據(jù)設計要求選擇合適的拓撲結構。若在電池兩端接上負載，負載上就有電流通過，當光線一直照射時，負載上將源源不斷地有電流流過。 20xx年的光伏行業(yè)調查表明，到 20xx年，光伏產(chǎn)業(yè)的年發(fā)展速度將保持在 30%以上。 關鍵詞：光伏發(fā)電 推挽升壓 單相全橋逆變 PIC16F73 畢業(yè)設計（論文）專用紙 II Abstract Solar photovoltaic power generation is a kind of technology which can convert solar radiation energy into electricity directly,solar energy is renewable energy and an important part of new energy, which is considered to be the world39。面對全球范 圍內的能源危機和環(huán)境壓力， 人類要解決能源問題，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，只能依靠科技進步，大規(guī)模開發(fā)利用可再生能源和新能源 。太陽能 資源開發(fā)利用 的潛力非常廣闊 ，具 有巨大的開發(fā)潛能。獨立型光 伏系統(tǒng)一般由屋頂?shù)奶柲茈姵仃嚵小⑿铍姵亍?逆變器及控制系統(tǒng)組成，太陽能電池陣列將太陽光能量收集之后由充電系統(tǒng)儲存到蓄電池中。 圖 21 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成 太陽能電池 太陽能電池是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的部分。目前光伏發(fā)電系統(tǒng)主要用于邊遠地區(qū)，許多電站無人值守和維護，這就要求逆變電源具有合理的電路結構，嚴格的元器件篩選，并要求逆變電源具備各種保護功能，如輸入直流極性接反保護，交流輸出短路保護，過熱，過載保護等。 D5Fuse 2S2D1 D2D3 D4BATC1GNDS1GND 圖 23 推挽式變壓器電路結構 (3)半橋式 如圖 24所示，變壓器鐵芯不存在直流偏磁現(xiàn)象，變壓器兩象限工作，利用率高 ，功率管只承受電源電壓，適合高壓中功率場合。系統(tǒng)逆變效率可以達到 90％以上，由于這種電路形式采用了高頻變壓器，體積、重量、噪音等均明顯減小。 獨立光伏發(fā)電逆變電源的系統(tǒng)結構框圖 太陽能電池板將太陽能轉換成源源不斷的直流電，經(jīng)過單片機對其充放電進行控制，使輸出為穩(wěn)定的 12V， 12V的直流電經(jīng)過推挽升壓后濾波，進行全橋整流得到 360V的高壓直流電，再經(jīng)過逆變電路輸出工頻交流電。但是在光伏系統(tǒng)中，因為蓄電池中存儲 的能量主要是為了自給天數(shù)中的負載需要，蓄電池放電率通常較慢，光伏供電系統(tǒng)中蓄電池典型的放電率為 100～ 200 小時。根據(jù)實際情況可對此進行靈活地處理。我們用蓄電池的庫侖效率來評價這種電流損失，不同的蓄電池庫侖效率不周，通常認為有 5%10％的損失，設計中一般將負載增加 10％以應付庫侖效率。因此要采取相應的偏磁抑制措施來保證變壓器處 于對稱平衡運行狀態(tài)。 (3)控制電路采用電流型控制芯片，利用其自動平衡伏秒積的特點，通過檢測流過器件的電流，并以此來調整 PWM 控制器兩路輸出脈沖的寬度，將變壓器勵磁電流控制在一定 范圍內，來達到防止偏磁的目的，這是最有效的措施。電壓控制型中電源電路的電感沒有參與控制，是個獨立變量，只有對控制電路進行仔細設計才能使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定工作。 ? 具有輸入欠電壓鎖定功能。 TL431 和 TLP521 組成的光耦隔離電路的 工作原理 為 當輸出電壓升高時， TL431的 1腳 (相當于電壓誤差放大器的反向輸入端 )電壓上升， 3腳 (相當于電壓誤差放大器的輸出腳 )電壓下降，光耦 TLP521 的原邊電流 If 增大，光耦的另一端輸出電流 Ic 增大，電阻 R23 上的電壓降增大， FN引腳電壓下降， FN接 SG3525 的 PWM 反相輸入端， 占空比減小，輸出電 壓減??；反之，當輸出電壓降低時，調節(jié)過程類似。 畢業(yè)設計（論文）專用紙 29 （ 4） DC/DC 輸出濾波電感與電容的選擇 電感的阻抗與頻率成正比 ， 可以阻扼高頻通過 。單片機通過內部軟件產(chǎn)生兩路 PWM 控制信號，然后經(jīng)過邏輯門變換電路變換成逆變全橋所需的四路驅動信號，再經(jīng)專用驅動芯片 TLP250 隔離放大后，分別加到逆變全橋四個 IGBT 的柵極，進行驅動控制。對輸入的直流電進行 PWM 調制，經(jīng)過LC 濾波輸出。輸入電壓為 12V 考慮到變壓器漏感引起的電壓尖蜂的影響， VDm 為取 3倍左右，即選擇的 MOSFET 開關管承受電壓在 50V 左右較合適。 （ 2）光耦隔 離 這種隔離方法簡單，價格便宜，體積也小。從控制系統(tǒng)的角度來說，電流控制器既有形成誤差的外環(huán)，又有開關管瞬態(tài)電流內環(huán)，是一種雙環(huán) 控制。 控制電路的設計 （ 1）控制方式 在對電路的反饋控制時，根據(jù)反饋方式的不同，控制方式可以分為電壓控制型和電流控制性。（每個