【正文】 最后，向評(píng)閱本論文的各位 老師 致以誠(chéng)摯的謝意 ! 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 46頁 參考文獻(xiàn) [1], . Development of a photovoltaic array model for use in powerelectronics simulation studies[J]. IEE Proceedings: Electric Power Applications, 1999,146(2):193200. [2], , etc. Modeling and Simulation of Maximum Power Point Tracker for Photovoltaic System[J]. National Power amp。章 老師以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)之道、積極樂觀的生活態(tài)度，為我樹立了學(xué)習(xí)的典范，他的教誨與鞭策將激勵(lì)我在以后的 學(xué)習(xí) 道路上開拓創(chuàng)新。 在 本科生 學(xué)習(xí) 階段 和本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，首先誠(chéng)摯的感謝我的 指導(dǎo)教師章麗紅 ， 在學(xué)習(xí)階段和畢業(yè)設(shè)計(jì)階段章老師給了我很多幫助。在大學(xué)里學(xué)到的知識(shí)和能力將使我受益終身。 太陽能電站對(duì)于我國(guó)西部太陽能資源豐富，而且電網(wǎng)又難以到達(dá)的貧困偏遠(yuǎn)地區(qū)，有很強(qiáng)的適用性，這將使光伏系統(tǒng)的應(yīng)用前景更加廣闊 。 在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器扮演著重要的角色。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 44頁 結(jié) 論 由于可持續(xù)發(fā)展的要求及對(duì)能源需求的日益增長(zhǎng)，光伏系統(tǒng)應(yīng)用迅速發(fā)展，人們對(duì)光伏系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)與研究正在逐步加深。接入 R0后引入一定的反饋 (直流負(fù)反饋 )使靜態(tài)放大倍數(shù)有所降低，這樣調(diào)節(jié)器不容易振蕩，收到穩(wěn)定和便于調(diào)試的效果。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 42頁 圖 電壓電流雙閉環(huán)框圖 電流內(nèi)環(huán)對(duì)輸出濾波電感電流進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，使之接近電流給定信號(hào)，從而提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能；電壓外環(huán)將基準(zhǔn)正弦波與逆變器輸出反饋電壓相比較產(chǎn)生的誤差信號(hào)經(jīng)比例積分運(yùn)算后作為電流內(nèi)環(huán)的給定，從而達(dá)到穩(wěn)壓的日的，使系統(tǒng)具有優(yōu)良的電器性能。其中 Kif是電流反饋系數(shù)， Kvf是電壓反饋系數(shù)。通常采用串聯(lián) PI調(diào)節(jié)器的方法，即利用 PI調(diào)節(jié)器來提高穩(wěn)態(tài)精度。 (2)電壓外環(huán) 電壓外環(huán)主要是調(diào)節(jié)輸出電壓跟蹤參考波形。通過調(diào)節(jié)電流環(huán)調(diào)節(jié)器系數(shù)比例飚，得到在系數(shù)飚取不同值時(shí)的幅相頻特性曲線如圖所示。 (1)電流環(huán) 電流環(huán)的設(shè)計(jì)目的是保證電流閉環(huán)具有較好的穩(wěn)定性，同時(shí)具有較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和抗噪聲干擾能力。由自動(dòng)控制理論可知，系統(tǒng)中加入微分環(huán)節(jié)可以提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。在系統(tǒng)的前向通道上增加 PI補(bǔ)償器，可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 SPWM 產(chǎn)生方塊圖如圖 圖 SPWM 產(chǎn)生方塊圖 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 40頁 閉環(huán)控制電路 在逆變器的控制上，通常的手段是電壓 /電流的雙環(huán)控制策略。本文采用 IXDP630來產(chǎn)生此段時(shí)間，這樣就會(huì)使每一開關(guān)由 OFF狀態(tài)至 ON狀態(tài)之間需要一段時(shí)間缸。 由以上說明可知，其工作原理首先由三角波產(chǎn)生電路產(chǎn)生一個(gè)高頻三角波，將此三角波反向之后分別與調(diào)制信號(hào)進(jìn)行比較產(chǎn)生 SPWM控制信號(hào)。V0=0 4. TA+,TB處于 ON狀態(tài)： VAN=0,VNB=0。V0=Vd 2. TA,TB+處于 ON狀態(tài)： VAN=0,VNB= Vd。 A橋臂的控制信號(hào)由基準(zhǔn)正弦波 Vtrol與三角波 (Vtri)比較產(chǎn)生， B橋臂的控制信號(hào)由和基準(zhǔn)正弦波 Vtrol相位相反的正弦波 Vtrol與三角波 (Vtri)比較產(chǎn)生，兩組信號(hào)同時(shí)產(chǎn)生。 圖 圖 全橋式逆變器電路原理框圖 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 37頁 圖 SPWM 產(chǎn)生電路 根據(jù) PWM原理，全橋式逆變器的控制方式義可分為單極性 PWM控制方式和雙極性 PWM控制方式兩種，本設(shè)計(jì)采用單極性 PWM控制方式。 圖 CD4060內(nèi)部框圖 它由兩部分組成一部分是 14 級(jí)分頻器，由 Q4— Q14。 CD4060 是 14 位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器／分頻器，其有三個(gè)特點(diǎn)： 內(nèi)置振 蕩器； 全靜態(tài)操作； 有 14 級(jí)計(jì)數(shù)器，但只有 10 個(gè)輸出端。此三角波電壓的峰值是正比于方波幅值電壓的，于是三角波峰值電壓隨輸入電壓成比例地變化，保持了輸出電壓的穩(wěn)定。 因此根據(jù)上述原理三角波產(chǎn)生電路如圖 5． 17，輸入直流電壓分壓后經(jīng)斬波電路斬波，得到電壓幅值隨輸入電壓變化的方波電壓，方波電壓 Us經(jīng)有源積分電路積分后得到三角波電壓 Ur。在這種情況下，可將前饋電壓的采樣值按照電路的輸入輸出關(guān)系Uo=KaUI=Kui=kUIVc/V 進(jìn)行歸一化換算后，與 反饋電壓、給定電壓進(jìn)行綜合比較，經(jīng) PI 調(diào)節(jié)后連接到變?cè)鲆娣糯箅娐啡フ{(diào)節(jié)正弦波的幅值，從而實(shí)現(xiàn)電壓前饋和電壓反饋控制。 b．控制電路由集成電路構(gòu)成： 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 34頁 在單相 DC/AC 變換電路中，為了簡(jiǎn)化控制電路結(jié)構(gòu)，還可以采用電壓型 PWM集成控制芯片如 SGl52 TL494 等構(gòu)成 SPWM 控制器，利用控制芯片內(nèi)部產(chǎn)生的三角波與由外部輸入的正弦調(diào)制波 進(jìn)行比較得到 SPWM 波形。根據(jù)這個(gè)原理，把輸入電壓變化反饋給控制電路，使三角波峰值隨輸入電壓成比例的變化，保持了輸出電壓的穩(wěn)定。 =kU1Vc/V（ k 為常數(shù) )。在 SPWM 中，我們將正弦波峰值 Vc 與三角波峰值巧的比值稱為調(diào)度值 a，所以 a=Vc/V。改變占空比即可改變輸出電壓的大小，所以 Vc、 Vr中任意一個(gè)的幅值即可改變輸出電壓的大小，如圖 。 a. 控制電路由分立元件構(gòu)成； 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 33頁 圖 三角波控制原理圖 由分立元件構(gòu)成的控制電路多采用調(diào)制法，即把正弦波信號(hào)作為調(diào)制波，用三角波作為載波，當(dāng)三角波與正弦波相交時(shí)對(duì)電路中的開關(guān)器件進(jìn)行控制。 為了解決以上所提問題，單相 SPWM 逆變的基礎(chǔ)上，采用前饋調(diào)整三角載波進(jìn)行控制方案，即利用輸入電壓的變化，在輸出電壓變化前 對(duì)電路的控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié) ， 用來獲得良好的輸出電壓波形。但是由于逆變電源開關(guān)頻率較高，且電路存在電感、電容等延時(shí)元件，使得反饋電壓的變化滯后于輸入電壓的變化，系統(tǒng)的反應(yīng)與調(diào)節(jié)比較遲緩，容易造成較大的瞬態(tài)偏離。當(dāng)輸入電壓變化時(shí)，輸出電壓隨之相應(yīng)改變。因此如何使輸出為 220V，50Hz 的電壓且波形保持和參考電壓盡量一致，是設(shè)計(jì)本 電 壓逆變器的重點(diǎn)。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 32頁 逆變電源的目的是產(chǎn)生一個(gè) 220V， 50Hz 的正弦交流電壓供給負(fù)載使用。如圖 。 (3)三角形波信號(hào)頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正弦調(diào)制波的頻率，在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，可將正弦調(diào)制波視為一個(gè)定值。首先，我們做如下的假設(shè)： 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 31頁 (1)開關(guān)元件都為理想元件，忽略開關(guān)元件切換時(shí)的導(dǎo)通損失。 =一 Vd)，負(fù)載電流方向由電流流經(jīng) TA、 TB+來決定，因此只要控制開關(guān)元件的導(dǎo)通，我們就可以將直流電轉(zhuǎn)換為交流電輸出。 電路基本工作原理為：當(dāng) TA+和 TB同時(shí)導(dǎo)通時(shí) (V。 橋式逆變器數(shù)學(xué)模型 單相逆變電路功率電路一般分為半橋式和全橋式兩種結(jié)構(gòu)，在相同的輸入電壓下，全橋式逆變器的輸出電壓為半橋式的兩倍，也就是在相同輸出功率的條件下，全橋式逆變器的輸出以及開關(guān)電流僅為半橋式的一半，因此在較高功率的場(chǎng)合下～般均使用全橋式逆變器。半橋結(jié)構(gòu)主要用于降壓電路；推挽式電路需要大容量的功率 MOSFET管，而大容量的功率 MOSFET管價(jià)格大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 30頁 比較昂貴，并且需要設(shè)計(jì)漏感泄放回路。這種方法只在三角波的頂點(diǎn)或底點(diǎn)位置對(duì)正弦波采樣而形成階梯波，其原理如圖 ： 圖 規(guī)則采樣法生成 SPWM波 SPWM 逆變 器 電 路的設(shè)計(jì) 太陽能電站系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，由于太陽能電池板或蓄電池輸出的電壓一般為直流48V左右，這樣的大小不足以提供逆變器輸出 220V的交流電壓，所以需要利用一種直流．直流變流電路將太陽能系統(tǒng)輸出的 48V直流電壓升高到 310V左右的直流電壓提供給逆變器作為輸入電壓。這種方法是所有生成 SPWM波方法中最精確的一種，其它方法都是與它近似等效，存在一定的等效誤差。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 27頁 圖 PWM 基本原理圖 SPWM 波的生成 SPWM 波的生成方法有很多，自然生成法和規(guī)則采樣生成法是其中用的 比較普遍的一種方法 。一般根據(jù)三角波載波在半個(gè)周期內(nèi)方向的變化，又可以分為兩種情況。通常采用等腰三角形作為載波，因?yàn)榈妊切紊舷聦挾扰c高度成線性關(guān)系且左右對(duì)稱，當(dāng)它與任何一個(gè)平緩變化的調(diào)制信號(hào)波形相交時(shí)，如在交點(diǎn)時(shí)刻控制電路中開關(guān)器件的通斷，就可以得到寬度正比于信號(hào)波幅值的脈沖，這正好符合 PWM 控制的要求。按照計(jì)算結(jié)果控制電路中各開關(guān)器件的通斷，就可以得到所需要的 PWM 波形陽。在 PWM波形中，各脈沖的幅值是相等的，要改變等效輸出正弦波的幅 值時(shí)，只要按同一比例系數(shù)改變各脈沖的寬度即可。對(duì)于正弦波的負(fù)半周，也可以用同樣的方法得到 PWM波形。可以看出，各脈沖的寬度是按正弦規(guī)律變化的。如果把上述脈沖序列 用同樣數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖序列代替，使矩形脈沖的中點(diǎn)和相應(yīng)正弦等分的中點(diǎn)重合，且使矩形脈沖和相應(yīng)正弦部分面積 (沖量 )相等，就得到圖 5． 2(b)所示的脈沖序列。下面分析如何用一系列等幅而不等寬的脈沖代替一個(gè)正弦半波，把圖 5． 2(a)所示的正弦半波波形分成 N等份，就可把正弦半波看成由 N個(gè)彼此相連的脈沖所組成的波形。當(dāng)窄脈沖變?yōu)閳D 5． 1(d)的單位脈沖函數(shù) 8q)時(shí)，環(huán)節(jié)的響應(yīng)即為該環(huán)節(jié)的脈沖過渡函數(shù)。例如圖 5． 1所示的三個(gè)窄脈沖形狀不同，圖 5． 1(a)為矩形脈沖，圖 5． 1(b)為三角形脈沖，圖 5． 1(c)為正弦半波脈沖，但它們的面積 (即沖量 )都等于 1，那么，當(dāng)他們分別加在具有慣性的同一個(gè)環(huán)節(jié)上時(shí)，其輸出響應(yīng)基本相同。這里所說的效果基本相同，指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 25頁 PWM 波形工作基本原理 在采樣控制理論中有一個(gè)重要的結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。此外，保護(hù)功能齊全，對(duì)電感性和電容型性負(fù)載適應(yīng)性強(qiáng)。 有 關(guān)逆變器分類的原 則很多 ,根據(jù)逆變器輸出交流電壓的相數(shù)，可分為單相逆變器和三相逆變器；根據(jù)輸出波形的不同可分為方波逆變器和正弦波逆變器；根據(jù)逆變器使用的半導(dǎo)體器件類型不同，可分為晶體管逆變器、 MOSFET模塊及可關(guān)斷晶閘管逆變器等；根據(jù) 功率轉(zhuǎn)換電路又可分為推挽電路、橋式電路和高頻升壓電路逆變器等。逆變器還具備有自動(dòng)調(diào)壓或手動(dòng)調(diào)壓功能，可改善光伏發(fā)電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。此外，當(dāng)供電系統(tǒng)需要升高電壓或降低電壓時(shí)，交流系統(tǒng)只需加一個(gè)變壓器即可，而在直流系統(tǒng)中升降壓技術(shù)與裝置則要復(fù)雜得多。太陽能電池在陽光照射下產(chǎn)生直流電，然而以直流電形式供電的系統(tǒng)有很大的局限性。而逆變器與整流器恰好相反，它的功能是將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。電力電子技術(shù)是電力、電子、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)及半導(dǎo)體等多種技術(shù)相互滲透與有機(jī)結(jié)合的綜合技術(shù)。該算法與 擾動(dòng)觀測(cè)法 比可以快速跟蹤到最大功率點(diǎn)，并且有效減小在最大功率點(diǎn)附近的震蕩；與 增量電導(dǎo)法 比算法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易。 算法復(fù)雜，需要處理的數(shù)據(jù)兩大，對(duì)處理器的算速度和存儲(chǔ)容量要求較高