【正文】 正弦調(diào)制波發(fā)生電路，用比較器來確定它們的交點。在交點時刻對功率開關(guān)器件的通斷進行控制，這樣就可得到SPWM波形。但這種模擬電路的缺點是結(jié)構(gòu)復雜，難以實現(xiàn)精確的控制。目前SPWM的產(chǎn)生和控制可以用微機或單片機來完成?；镜腟PWM算法有：(1) 等效面積法： 其生成原理就是按面積相等的原則構(gòu)成與正弦波 等效的一系列等幅不等寬的矩形脈沖波形。根據(jù)已知 數(shù)據(jù)和正弦數(shù)值可以依次算出每個脈沖的寬度。這是實時控制中最簡單的算法。 (2) 自然采樣法： 自然采樣法(Natural Sampling)移植了模擬控制的方法計算正弦調(diào)制波與三角載波的交點，從而求出相 應的脈寬和脈沖間歇時間，生成SPWM波形若以單位量 1代表三角載的幅值，則正弦調(diào)制波的幅值就是調(diào)制度M，正弦調(diào)制波可寫作 (43)式中是調(diào)制波頻率,也就是變壓變頻器的輸出頻率。由于兩點對三角載波的中心線并不對稱,須把脈寬時間分成和 兩部分： (44)這是一個超越方程,其中、不但與載波比有N關(guān)，而且是調(diào)制度M的函數(shù)。自然采樣法的主要問題是，SPWM波形每一個脈沖的起始和終了時刻和對三角波的中心線不對稱，因而求解困難。另外，、確定與調(diào)制度的關(guān)系也要花費很多時間。 這種數(shù)學模型不適合低速微機實現(xiàn)實 時控制。 (3) 規(guī)則采樣法( Regular Sampling) ： 工程上實用的方法要求算法簡單，只要誤差不太大，允許作出一些近似處理， 這樣就提出了各種規(guī)則采樣法。規(guī)則采樣法是在三角載波每一周期的正峰值時找到正弦調(diào)制波上的對應點，求得電壓值，用此電壓值對三角波進行采樣得到兩點。可以認為它們就是SPWM波形中脈沖的生成時刻，其區(qū)間就是脈寬時間。規(guī)則采樣法的計算顯然比自然采樣法簡單，但由于采樣水平線與三角載波的交點都處于正弦波的同一側(cè)造成的，所得的脈沖寬度將明顯地偏小，從而造成控制誤差。鑒于這次設(shè)計是采用單片機設(shè)計，不宜采用計算量太大的算法。由上述的方法可知，等面積法的計算量相對其他方法比較少。等面積法是在一個采樣周期內(nèi), 用一個與原正弦曲線與時間軸所圍面積相等的矩形脈沖作為PWM 控制信號, 等面積法的諧波較規(guī)則采樣法的諧波明顯減少。因此，這次設(shè)計采用等面積法來發(fā)生SPWM波型。同時，單極性SPWM調(diào)制相對于雙極性SPWM的優(yōu)點，我們將采取單極性SPWM調(diào)制方式。 SPWM等面積法算法的實現(xiàn) SPWM等面積法原理圖 設(shè)正弦電壓波為其中為正弦波的峰值，角頻率。 將正弦半波分成N等份，每等份的寬度為，第k等份的起始角度為， 終止角度為圍成的面積： （k=1,2,3，N） (45)如果脈沖數(shù)列的幅值為，則第k等分的對應的脈沖寬度： (46)現(xiàn)在，用T/C1定時器作為SPWM發(fā)生器，并采用頻率相位修正模式，OCR1A為TOP值，則SPWM的脈沖寬度。則第k等分的對應的脈沖寬度： (47) 對于中間輸出模式的OCR1B的比較輸出值為： (48)為了減少計算量，可以把余弦函數(shù)差值做成包含N個數(shù)據(jù)的表格COSTAB[N]，在計算到相應的脈寬時直接調(diào)用結(jié)果就可以了。由于只采用單路輸出具體SPWM，需要一個控制端OCR來控制翻轉(zhuǎn)。SPWM發(fā)生流程圖（） SPWM流程圖T/C1溢出中斷觸發(fā)OCR1B=輸出當前脈沖寬度余弦表指針sw++指向下一值sw==N？Nsw=0YReturnsw=0？OCR =~OCRYN AD采樣及過流、過壓保護Atmage16 單片機自帶10位8通道的AD轉(zhuǎn)換功能。只要設(shè)置相應的控制位就能夠進行相應的AD轉(zhuǎn)換。為了準確轉(zhuǎn)換各通道的電量，減少采樣誤差將采用單次采樣中斷模式。本次設(shè)計要采集的電量有：逆變器輸入電壓、電流、輸出電壓和公共母線電壓、電流，共5個電量，則需要5個輸入通道(ADC0～ADC4)。由于需要欠壓和過流保護，因此只需把采樣的和分別與相應的閥值、比較就可以實現(xiàn)。AD轉(zhuǎn)換的結(jié)果為ADC，5路通道的結(jié)果存放在ADget[5]數(shù)組中，分別對應、。 AD采樣流程圖i= 0；新一輪采樣ADC中斷觸發(fā)ADget[i]=ADC通道指針和數(shù)組指針i++判斷是否采樣完5個電量：I = = 5？N返回主程序Y或給主程序返回關(guān)機參數(shù)YN5 系統(tǒng)制作及調(diào)試系統(tǒng)硬件設(shè)計制作的流程為：（1） 系統(tǒng)原理性仿真。以驗證硬件設(shè)計是否存在理論上的錯誤。（2） 元器件參數(shù)選擇。避免元器件參數(shù)不符合設(shè)計要求的，導致硬件的功能不能實現(xiàn)，或造成硬件調(diào)試上的困難。（3） PBC設(shè)計。在完成上面兩步后，按照設(shè)計要求和電氣布線要求，合理布局和走線，以免因布局不合理造成電路干擾過大，甚至不能正常工作。（4） 器件完整性檢測。這步是經(jīng)常被忽略的。如果不能正常工作的元器件焊接到電路板上，而造成電路能正常工作或者損壞是非常不值得的一件事，不但浪費時間和精力，還浪費錢。（5） 元器件焊接。元器件焊接要做到無虛焊、不短路、不燙壞元器件和焊點圓滑。（6） 硬件調(diào)試。主要測試各個器件是否工作在理論工作點附近，如果沒有達到要求則調(diào)整參數(shù)、查看器件引腳是否插對，還有測試器件是否損壞。如果通不過測試則要重新檢查PBC布局是否合理和系統(tǒng)原理是否存在缺陷。 硬件調(diào)試該電路摘要調(diào)試部分為單片機SPWM輸出波形，還有驅(qū)動電路參數(shù)的調(diào)整。其中，在單片機部分遇到的問題為：單片機時鐘晶振起振不正常。晶振在受到外干擾時，時鐘頻率改變，甚至單片機不能工作。最后，避免選頻電容受到地的影響。在IR2110驅(qū)動部分遇到的問題為：自舉電容和自舉二極管的參數(shù)選擇。選擇是否合適關(guān)系到驅(qū)動波形的好壞。其中，自舉電容的參數(shù)最難確定，其選擇還要考慮到開關(guān)管的柵電荷，并用工程設(shè)計公式計算自舉電容的參數(shù)，并選取合適的值。經(jīng)計算nf，則應選取47nf的無極性電容，耐壓為50V。 軟件調(diào)試本次單片機程序編寫是基于WinAVR2010編譯軟件（GCC編譯軟件的移植版）支持標準C。所以編程上沒多大的障礙，但是由于SPWM的計算實時性要求強，脈寬計算要在一個SPWM周期內(nèi)完成，所以盡量把float型計算轉(zhuǎn)換成整型來計算，以避免在下一SPWM周期到來時還沒有完成計算。在實際編程中也碰到過此類問題，由于此類問題的隱蔽性不易發(fā)現(xiàn)被發(fā)現(xiàn)，而影響了設(shè)計的進度。解決辦法為減小載波比N和不使用float型數(shù)據(jù)。應用程序的驗證是在protues完成的。Protues仿真軟件是基于圖形仿真，便于觀察程序模擬運行是否達到預期的效果。如果達到預期效果嗎，則下載到單片機中實際運行。如果達不到預期，首先查看硬件是否有問題，如 晶振是否起振、電壓是否穩(wěn)定、引腳是否虛焊等等。不是硬件的問題則查看程序。6 結(jié)論由于本次設(shè)計過于復雜，只能實現(xiàn)其中的部分功能，不能把整個系統(tǒng)搭建起來。對于不能實現(xiàn)的功能只作了理論上的分析和說明。這是本次設(shè)計的遺憾。雖然不能完整完成整個設(shè)計，但是也從中得到了許多的經(jīng)驗和知識。本文介紹了光伏并網(wǎng)發(fā)電的基本控制技術(shù)：數(shù)字鎖相環(huán)、等面積SPWM逆變控制、最大功率點跟蹤等技術(shù)，提出了實現(xiàn)控制的算法。從示波器觀察Atmage16SPWM波形輸出來看，使用AVR Atmage16單片機實現(xiàn)SPWM發(fā)生的方案時可行的。我國光伏并網(wǎng)發(fā)電還處在起步階段，仍然有許多的問題要解決。其中，MPPT控制仍將是研究的重點，更加智能和高效的算法有待進一步研究。而孤島效應也是有待解決的問題。謝 辭本設(shè)計是在郭福力導師的悉心指導下完成的，在此感謝郭老師在設(shè)計期間對我的指導。在我方案選擇上，郭老師給我提供了寶貴的意見，使我明確了控制方案。當我在硬件設(shè)計上遇到困難時，他以豐富的經(jīng)驗和知識，使我很快就明白了問題的所在，對我能保證設(shè)計的進度，提供了很大的幫助。在此，我衷心的感謝郭福力導師對我的幫助和支持。當然，我還要感謝所有教過我的老師了。正是因為他們的教導才讓我掌握了這些知識和學習分析方法。老師的每一點付出都是辛勞的，在此，我向他們表示感謝。我也不能忽略同學們對我的幫助。我們大家的畢設(shè)都是在一起完成的，雖然大家的題目不一樣，但是對知識的掌握和認識是一致。在我遇到問題時，他們是第一個向我提供幫助的。在他們的幫助下解決了許多問題，特別在單片機應用程序編譯的問題上，因為AVR單片機是我以前是不熟悉的，與51系列差別太大。在此，對他們的幫助表示感謝。最后，感謝在百忙之中給我審稿的諸位老師。參考文獻：[1] 趙學泉，張國華編著. 電源電路[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，. 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