【正文】 并入電網(wǎng)。圖39 電網(wǎng)交流側(cè)過零比較電路將電網(wǎng)電壓通過霍爾電壓傳感器，送入到21倍的運(yùn)算放大電路中，然后驅(qū)動(dòng)三極管的開斷，產(chǎn)生方波信號(hào)，利用與非門將產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)送入DSPIOA8/cap引腳，由DSP捕捉到正向脈沖信號(hào)而產(chǎn)生一個(gè)中斷。 （5）電網(wǎng)交流側(cè)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(hào)，因此我們一定要先將電網(wǎng)正弦波信號(hào)調(diào)整為脈沖信號(hào)，而且他們之間擁有相同的過零點(diǎn)。將電阻和輸出端的電流信號(hào)串接起來即可轉(zhuǎn)換為采樣電壓信號(hào)。額定電流為100A，電源電壓為，輸出額定電流為50mA。電路如圖38所示。然后再將信號(hào)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。圖37 交流側(cè)電流采樣電路在上圖中，電路圖的輸入是霍爾傳感器接收的輸出信號(hào)。取得電壓傳感器的電壓幅值范圍是[5V，+5V]。 （3）交流側(cè)電壓采樣電路在交流側(cè)電壓采樣電路中，霍爾電壓傳感器的作用是測(cè)得交流側(cè)的電壓，本設(shè)計(jì)選用霍爾電壓傳感器型號(hào)為HNV025A。通過R53和C38濾波后，經(jīng)過一個(gè)限流電阻R47送入到電壓跟隨器中。如圖36所示。首先我們利用霍爾傳感器處理來獲得所需的電流信號(hào)，然后借助取樣電阻來將其轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)，經(jīng)過RC濾波電路濾波后通入電壓跟隨器，由限流電阻處理后在經(jīng)過兩個(gè)二極管接入到AD0引腳。其采樣檢測(cè)電路如圖35所示。電容CC2起濾波作用。所以，當(dāng)AD0輸入高電平時(shí)，ADAC0頁輸出高電平。根據(jù)虛斷和分壓原理可知，U1IN+=R2/(R1+R2)AD0；由虛短可知，U1OUT=U1IN=U1IN+。圖34 A/D轉(zhuǎn)換電路在上圖中，AD0和AD1為輸入，ADCA0和ADCA1為輸出。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(hào)轉(zhuǎn)為弱電信號(hào)，并把該信號(hào)經(jīng)調(diào)理電路后接入DSP。電容在電路中均起濾波的作用。其中引腳4和10分別接地使內(nèi)部的兩個(gè)電壓調(diào)整器使能。圖33 輔助電源電路 在上圖中，我們?yōu)門PS767D318的引腳112分別提供5V的電壓。其中， 是內(nèi)部邏輯提供電壓。在本系統(tǒng)中，為了獲得更好的電源性能，我們采用雙電源供電機(jī)制。而且其元件集成庫中含有每個(gè)元件的原理圖符號(hào)、分裝模型等，為電路設(shè)計(jì)提供了極大的方便。 圖32 F2812的內(nèi)部資源框圖 DSP系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)在硬件電路設(shè)計(jì)中，其電路圖是由Protel DXP軟件來完成的。而且它還擁有足夠的I/O接口，因此應(yīng)用十分廣泛。 數(shù)字信號(hào)處理器DSP簡(jiǎn)介TMS320F2812是由TI公司研制的32位DSP芯片。該芯片控制精度高、坑干擾性強(qiáng)、性能穩(wěn)定，在該領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛。 基于DSP的控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)在控制系統(tǒng)中，數(shù)字信號(hào)處理器是一種專用于數(shù)字信號(hào)處理的微處理器。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(duì)較低，所以電池陣列可以直接采用多級(jí)串聯(lián)而獲得需要的逆變電路側(cè)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(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，電池電源側(cè)輸出功率也也會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)。 第三章 基于DSP的并網(wǎng)逆變器硬件電路的設(shè)計(jì)經(jīng)過第二章對(duì)逆變系統(tǒng)控制方法的分析，我們確定了本設(shè)計(jì)的控制方案，其整體結(jié)構(gòu)如圖31所示。然后對(duì)最大功率點(diǎn)控制方式作了簡(jiǎn)單的分析，經(jīng)過對(duì)擾動(dòng)觀察法、電導(dǎo)增量法、基于平均功率的變步長(zhǎng)法的分析后，我們決定采用電導(dǎo)增量法來跟蹤最大功率點(diǎn)。主動(dòng)式檢測(cè)技術(shù)通過有意的引入擾動(dòng)信號(hào)通過觀察電網(wǎng)是否受到影響來判斷電網(wǎng)是否發(fā)生故障。該技術(shù)分為被動(dòng)式和主動(dòng)式兩種，被動(dòng)式檢測(cè)技術(shù)通過檢測(cè)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(yīng)是否發(fā)生。所以，為了消除由孤島現(xiàn)象引起的嚴(yán)重后果，我們應(yīng)該選擇一個(gè)合理的應(yīng)對(duì)方法。，由于電網(wǎng)和逆變器的電壓、電流不同相而對(duì)用電設(shè)備造成損壞。主要有以下幾種情況：，會(huì)對(duì)電力公司線路維修與保障人員的安全造成危害。孤島效應(yīng)是指當(dāng)電網(wǎng)因某種原因而停止供電時(shí)，部分電網(wǎng)沒有及時(shí)與電網(wǎng)隔離而形成一個(gè)失去控制的供電孤島[5]。 在光伏系統(tǒng)中，太陽能在轉(zhuǎn)換為電能的過程中會(huì)發(fā)生各種各樣的故障，如器件驅(qū)動(dòng)信號(hào)欠壓、器件過流、電網(wǎng)過壓等，因此需要我們?cè)O(shè)置各種保護(hù)措施。由于存在對(duì)直流側(cè)的電流和電壓的電磁干擾和采樣誤差等問題，導(dǎo)致對(duì)功率的大小造成誤判，可能會(huì)造成搜索方向錯(cuò)誤。 （3）基于平均功率的變歩長(zhǎng)算法基于平均功率的變歩長(zhǎng)算法可以有效克服最大功率點(diǎn)附件產(chǎn)生的振蕩。由最大功率點(diǎn)知： （21)兩邊求導(dǎo)得： （22）所以有： （23）電導(dǎo)增量法的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)外界條件變化時(shí)，能夠及時(shí)的跟蹤太陽能電池最大功率點(diǎn)的變化，調(diào)整比較靈活。（2）電導(dǎo)增量法 電導(dǎo)增量法是通過檢測(cè)太陽能電池的等效導(dǎo)納增量來確定最大功率點(diǎn)。圖28 擾動(dòng)觀察法示意圖 該方法的優(yōu)點(diǎn)是控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便，輸出電壓調(diào)節(jié)靈活，太陽能電池發(fā)電利用效率較高。通常太陽池的最大功率點(diǎn)跟蹤的常用方法有：擾動(dòng)觀察法、電導(dǎo)增量法、基于平均功率的變步長(zhǎng)算法。以此來提高系統(tǒng)的工作效率。所以在本設(shè)計(jì)中我們選擇SPWM電流控制方式。其優(yōu)點(diǎn)是即使開關(guān)頻率較低時(shí)逆變器輸出也能獲得較好的性能。 SVPWM電流控制方式 SVPWM是近期發(fā)展的一種新的控制方式，在該領(lǐng)域有著較為廣泛的應(yīng)用。，輸出的電流中含較多高次諧波。該比較控制方式具有以下特點(diǎn)：，但濾波電路復(fù)雜。圖27 電流滯環(huán)瞬時(shí)比較方式在上圖中，是滯環(huán)比較器的環(huán)寬，是給定電流，是實(shí)際電流。瞬時(shí)值電流滯環(huán)比較控制方式是一種經(jīng)常使用的電流跟蹤控制方式，應(yīng)用十分廣泛。由于在該方式中的開關(guān)頻率是一個(gè)定值，這給高頻濾波器的設(shè)計(jì)省去了很多不必要的環(huán)節(jié)。其結(jié)構(gòu)如圖26所示。較常用的電流控制方法有：SPWM正弦波脈寬調(diào)制電流跟蹤方式、SVPWM空間矢量脈寬調(diào)制、電流滯環(huán)瞬時(shí)比較方式等[4]。根據(jù)以上分析，我們選擇雙級(jí)式非隔離電壓型逆變器結(jié)構(gòu)作為本設(shè)計(jì)的主電路，前級(jí)升壓斬波電路采用Boost升壓斬波電路，后級(jí)逆變器選擇單相全橋逆變電路，前后兩級(jí)電路由DCLink連接起來，從而來保持輸出交流和電網(wǎng)電壓的同頻同相。但由于該電路鎖相環(huán)節(jié)反映緩慢，因此無法實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的精確控制。根據(jù)逆變器的控制方式可將逆變器分為電壓控制型和電流控制型，如圖 25 所示。但Buck變換器的缺點(diǎn)是它屬于降壓變換器，不能升高直流側(cè)的電壓，只有大幅值的提高光伏陣列的輸出電壓等級(jí)時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，同時(shí)會(huì)帶來更復(fù)雜的問題。 圖（b）是多級(jí)非隔離型結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，它的功率變換功能是由DC/DC 升壓斬波電路和 DC/AC 逆變器組成的多級(jí)變換器實(shí)現(xiàn)的。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。按其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可分為單級(jí)和多級(jí)式兩種結(jié)構(gòu)，如圖 24所示。 圖23 高頻隔離型并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)圖 （2） 非隔離型并網(wǎng)逆變器 非隔離型并網(wǎng)逆變器的能量傳遞一般只有兩級(jí)，因此減少了變壓器在電磁轉(zhuǎn)換過程中的能量損失，可以有效提高光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)工作效率。其缺點(diǎn)是由于能量傳遞級(jí)數(shù)增多，導(dǎo)致能量損失較大。圖22 工頻隔離型并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)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。其優(yōu)點(diǎn)是主電路結(jié)構(gòu)和控制電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電磁干擾小，維護(hù)方便，系統(tǒng)可靠性較高。其中工頻隔離型并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)如圖 22所示。根據(jù)有無隔離變壓器可將逆變器分為隔離型和非隔離型兩種結(jié)構(gòu)，如圖21所示。 逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，逆變器結(jié)構(gòu)的選擇是逆變系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)非常重要的部分，它的結(jié)構(gòu)和性能對(duì)并網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行有著決定性作用。在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，選用不同的控制方式往往會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生不同的效果。第二章 光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的控制策略在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，其原理是首先利用光伏陣列將其接收的光能轉(zhuǎn)化為電能，然后由升壓斬波電路將直流電壓升高后送入逆變器，經(jīng)逆變器作用后轉(zhuǎn)換為交流電。在本論文中，首先我們介紹光伏并網(wǎng)的國內(nèi)外發(fā)展情況，然后對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制原理進(jìn)行了分析與比較，并提出了以雙級(jí)式非隔離電壓型逆變器為核心的單相光伏并網(wǎng)逆變器的硬件電路的控制方法，對(duì)主電路中的元件參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算與設(shè)計(jì)，最后對(duì)逆變電路進(jìn)行的仿