【正文】 型逆變器。這里的直流電流源通常是一個(gè)電感量相對較大的電抗器，由電池 、 燃料電池堆、 二極管整流器或晶閘管 整流器等電壓源供電。 圖 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 圖 傳統(tǒng)的三相電流源變流器原理的電路結(jié)構(gòu) 。 （ 3） 每個(gè)橋臂上、下器件不允許直通，否則會損壞器件，引起系統(tǒng)崩潰。電壓源逆變器應(yīng)用十分廣泛， 但是存在下列概念上和理論上的不足和局限性： （ 1） 電壓源逆變器交流負(fù)載只能是電感性或串聯(lián)電抗器， 以保證電壓源逆變器 能夠正常工作。 圖 圖 ?？梢钥闯觯娏髟茨孀兤髌鋵?shí)是電壓源逆變器的對偶電路。 對于電流源 逆變器來 說， 同一個(gè)電路既可工作在逆變狀態(tài) ， 也可以工作在整流狀態(tài)，它的輸入側(cè)需要一個(gè)恒定的電流，即理想的情況是具有無窮大的戴維南阻抗， 這與電壓源的情況正好相反 。直流電壓可 以 恒定或可變 ， 可以有電網(wǎng)或旋轉(zhuǎn)交流電機(jī)經(jīng)過整流器和濾波器而得到 ， 也可以由蓄電池 ， 燃料電池或光伏電池組得到 。 電壓源逆變器輸入直流電壓而輸出交流電 壓 ， 根據(jù)應(yīng)用場合的不同，輸出電壓的幅值和頻率可 以 恒定也可以變化 。 逆變部分 逆變器主要負(fù)責(zé)將控制器輸出的直流電能變換成穩(wěn)壓穩(wěn)頻的交流電能饋送電網(wǎng) 。一部分是蓄電池 12V/15V的直流電，另一部分是 C8051F330系統(tǒng)及外部擴(kuò)展3V～ 5V直流供電電壓。端口 I/O 和 /RST引腳都容許 5V的輸入信號電壓。兩個(gè) C2接口引腳可以與用戶功能共享，使在系統(tǒng)調(diào)試功能不占用封裝引腳。調(diào) 試邏輯支持觀察和修改存儲器和寄存器，支持?jǐn)帱c(diǎn)、單步、運(yùn)行和停機(jī)命令。用戶軟件對所有外設(shè)具有完全的控制，可以關(guān)斷任何一個(gè)或所 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 有外設(shè)以節(jié)省功耗。 下 面列出了一些主要特性 . ? 高速、流水線結(jié)構(gòu)的 8051兼容的 CIP51內(nèi)核（可達(dá) 25MIPS） ? 全速、非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試接口（片內(nèi)） ? 真正 10位 200 ksps的 16通道單端 /差分 ADC，帶模擬多路器 ? 10位電流輸出 DAC ? 高精度可編程的 25MHz內(nèi)部振蕩器 ? 8KB可在系統(tǒng)編程的 FLASH存儲器 ? 768字節(jié)片內(nèi) RAM ? 硬件實(shí)現(xiàn)的 SMBus/ I2C、增強(qiáng)型 UART和增強(qiáng)型 SPI串行接口 ? 4個(gè)通用的 16位定時(shí)器 ? 具有 3個(gè)捕捉 /比較模塊和看門狗定時(shí)器功能的可編程計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器陣列（ PCA） ? 片內(nèi)上電復(fù)位、 VDD監(jiān)視器和溫度傳感器 ? 片內(nèi)電壓比較器 ? 17個(gè)端口 I/O（容許 5V輸入） 具有片內(nèi)上電復(fù)位、 VDD監(jiān)視器、看門狗定時(shí)器和時(shí)鐘振蕩器的 C8051F330是真正能獨(dú)立工作的片上系統(tǒng)。C （工業(yè)級 C8051F330） 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 高速 8051微控制器內(nèi)核 ? 流水線指令結(jié)構(gòu)； 70%的指令的執(zhí)行時(shí)間為一個(gè)或兩個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期 ? 速度可達(dá) 25MIPS（時(shí)鐘頻率為 25MHz時(shí)） ? 擴(kuò)展的中斷系統(tǒng) 存儲器 ? 768字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù) RAM（ 256+512） ? 8KB FLASH；可在系統(tǒng)編程，扇區(qū)大小為 512字節(jié) 數(shù)字外設(shè) ? 17個(gè)端口 I/O；均耐 5V電壓，大灌電流 ? 硬件增強(qiáng)型 UART、 SMBus和增強(qiáng)型 SPI串口 ? 4個(gè)通用 16位計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器 ? 16位可編程計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器陣列（ PCA），有 3個(gè)捕捉 /比較模塊 ? 使用 PCA或定時(shí)器和外部時(shí)鐘源的實(shí)時(shí)時(shí)鐘方式 時(shí)鐘源 ? 兩個(gè)內(nèi)部振蕩器： ? ，177。 C8051F330 單片機(jī) 概述 模擬外設(shè) ? 10位 ADC ? 轉(zhuǎn)換速率可達(dá) 200ksps ? 可多達(dá) 16個(gè) 外部單端或差分輸入 ? VREF可在內(nèi)部 VREF、外部引腳或 VDD中選擇 ? 內(nèi)部或外部轉(zhuǎn)換啟動(dòng)源 ? 內(nèi)置溫度傳感器 ? 10位電流輸出 DAC ? 比較器 ? 可編程回差電壓和響應(yīng)時(shí)間 ? 可配置為中斷或復(fù)位源 ? 小電流（ ） 在片調(diào)試 ? 片內(nèi)調(diào)試電路提供全速、非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試 ? 支持?jǐn)帱c(diǎn)、單步、觀察 /修改存儲器和寄存器 ? 比使用仿真芯片、目標(biāo)仿真頭和仿真插座的仿真系統(tǒng)有更優(yōu)越的性能 ? 廉價(jià)而完整的開發(fā)套件 供電電壓 ?????????? ? 典型工作電流： 25MHz 9μ A 32KHz ? 典型停機(jī)電流： A 溫度范圍： 40176。另外， Motorola公司的 68HC 系列中如 68HC05BXX微處理器 也可以在考慮的范疇。 綜合以上對微處理器的要求可以看出，滿足設(shè)計(jì)要求的微處理器首推 Microchip微芯公司的 PIC16F87X系列。 SPI、 I2C、 UART等通訊協(xié)議 ，以便應(yīng)用軟件開發(fā)。總之， 太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)饋電 系統(tǒng) 微處理器 應(yīng)具有以下光伏 發(fā)電 DC12V 蓄電池 逆 變 切 換AC7V 公 網(wǎng) AC220V 電源隔離 狀態(tài)檢測 80C51 單片機(jī) 電壓 /電流 檢測 控制 充電 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 6 特點(diǎn)及硬件資源： 系統(tǒng) 應(yīng)涉及電壓、電流、溫度等模擬信號的多路連續(xù)采，因而微處理器內(nèi)應(yīng)嵌有 3路以上的 A/D轉(zhuǎn)換模塊，轉(zhuǎn)換精度 10位以上。 系統(tǒng)微處理器 選擇 鑒于太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)饋電 系統(tǒng) 的特殊性及對可靠性更高的要求， 依據(jù) 技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式及 功能 ，微處理器除了通常的通用、高速、低功耗等基本優(yōu)點(diǎn)外，還應(yīng)具備在復(fù)雜環(huán)境下可靠工作的特質(zhì)，優(yōu)先考慮廣泛應(yīng)用于如汽車等特殊工業(yè)領(lǐng)域的微處理器系 列。 本系統(tǒng)采用 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)檢測及控制功能，把由光能轉(zhuǎn)換成的直流電通過逆變器轉(zhuǎn)變?yōu)?交流后回饋到電網(wǎng)。 圖 太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)饋電系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案 太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)饋電系統(tǒng)是利用太陽電池將太陽能轉(zhuǎn)換為電能 ,然后在通過逆變技術(shù)回饋到電網(wǎng)。 本系統(tǒng)采用 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)檢測及控制功能，把由光能轉(zhuǎn)換成的直流電通過逆 變器轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣骱蠡仞伒诫娋W(wǎng)。 6） 搭出系統(tǒng)硬件電路，在完成系統(tǒng)通電調(diào)試的基礎(chǔ)上，進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試 。 4） 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 。 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 2） 掌握 太陽能光伏發(fā) 電并網(wǎng)饋電 系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)、工作原理等專業(yè)技術(shù) 。本文著重介紹系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。 （ 5） 實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的常規(guī)可靠性，還要考慮成本問題。 （ 2） 給出了并網(wǎng)逆變器控制方案，并分析了每個(gè)環(huán)節(jié)具體控制思路和控制方法， 設(shè)計(jì)好 公網(wǎng)電壓光電隔離、相位檢測、放大整形等環(huán)節(jié) （ 3） 完成 10— 12 位蓄電池電壓、電流取樣、放大（非隔離、內(nèi)部）等設(shè)計(jì)方法。表 20xx年全國年累計(jì)光伏并網(wǎng)發(fā)電量。其中主要用于解決西部無電區(qū)通電問題， 其次為工業(yè)應(yīng)用，包括通訊、鐵路設(shè)備等，最后是提供照明部分。隨后，在 20xx年 10 月底，又完成了兩套屋頂光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)（以下簡稱“屋頂系統(tǒng)”），一套為總功率 、三相、 380V的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng) (A系統(tǒng) )；另一套為總功率 W單相、 220V的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)（ B系統(tǒng)），這 3套系統(tǒng)目前都已投入無故障運(yùn)行。在上海市電力公司在發(fā)展常規(guī)能源的同時(shí) ,極其關(guān)注和支持再生能源的發(fā)展 ,為了進(jìn)一步推動(dòng)我國太陽能光伏并網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，上海市電力公司在 1999年委托上海新能源環(huán)保工程有限公司，開展“太陽能利用技術(shù)在電力生產(chǎn)中的應(yīng)用可行性研究”項(xiàng)目的研究與開發(fā)工作。 我國在光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)方面的研發(fā)起步較晚 ,至今尚處于研究試驗(yàn)階段。 據(jù)悉，敦煌 8兆瓦系統(tǒng)目前即使在全世界也是最大的，光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng) 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 先的德國也只有 5兆瓦光伏發(fā)電系統(tǒng)。這套太陽能發(fā)電系統(tǒng)，可以單獨(dú)供電也 可以并網(wǎng)供電，總裝容量 140 千瓦，年發(fā)電量約 15 萬千瓦時(shí)，能讓 4萬盞100 瓦的路燈亮上一年。 20xx 年 9月，廣東首座總?cè)萘繛?1兆瓦的太陽能發(fā)電系統(tǒng)在深圳通過驗(yàn)收。地區(qū)而言，當(dāng)前我國光伏發(fā)電的重點(diǎn)在青海、西藏、新疆、內(nèi)蒙、甘肅 等無電和嚴(yán)重缺電的農(nóng)牧區(qū)。在應(yīng)用方面，我國目前太陽能電池主要用于通信系統(tǒng)和邊遠(yuǎn)無電地區(qū)，在 1995 年銷售才約 兆瓦。而德國、美國、韓國分別以 1500MW、342MW、 274MW的擴(kuò)容規(guī)模分列二到四位，德國的安裝總量仍居世界首位。印度、馬來西亞等東南亞國家，也制定了國家的光伏發(fā)展計(jì)劃。并且 1999年德國光伏上網(wǎng)電價(jià)為每千瓦時(shí) ，極大地刺激德國乃至世界的光伏市 場。 1993年，德國首先開始實(shí)施由政府投資支持，被電力公司認(rèn)可的 1000 屋頂計(jì)劃，繼而擴(kuò)展為 20xx 屋頂計(jì)劃，現(xiàn)在實(shí)際建成的屋頂光伏并網(wǎng)系統(tǒng)已經(jīng)超過 5000。 日本于 1974年開始執(zhí)行“陽光計(jì)劃”，投資 5億美元，一躍成為太陽電池的生產(chǎn)大國，1994年提出朝日七年計(jì)劃，計(jì)劃到 20xx年推廣 萬套太陽能光伏屋頂，已完成。國際光伏市場開始由邊遠(yuǎn)農(nóng)村和特殊應(yīng)用，向并網(wǎng)發(fā)電和與建筑結(jié)合的方向發(fā)展，光伏發(fā)電已由補(bǔ)充能源向替代能源過渡。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具有可以 利用清潔干凈、可 再生的自然能源太 陽能發(fā)電，不耗用不可再生的、資源有限的含碳化石能源，使用中無溫室氣體和污 染物排放，與生態(tài)環(huán)境和諧，符合經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略 等特點(diǎn) 。太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)饋電技術(shù)是太陽能利用技術(shù)的一個(gè)重要方面， 其理論指導(dǎo)意義在于利用該系統(tǒng)采集的太陽能系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，可 更為深入的 進(jìn)行 太陽能 的 研究開發(fā)，推動(dòng)太陽能利用和研究事 業(yè)的發(fā)展，進(jìn)而使得光伏并網(wǎng)逆變技術(shù)越來越趨于成熟。而太陽能光伏利用的主要形式將是并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，所以說太陽能并網(wǎng) 發(fā)電代表了太陽能電源的發(fā)展方向，是 21 實(shí)際最具吸引力的能源利用技術(shù)。第三種是兩者的混合系統(tǒng)，這是介于上述兩個(gè)方案之間的系統(tǒng)。第二種 是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，當(dāng)用電負(fù)荷較大時(shí)，太陽能電力不足就向 市電購 電 ，而負(fù)荷較小時(shí)，或用不完電力時(shí)，就可將多余的電力賣給市電。在國內(nèi)外應(yīng)用已有若干年，系統(tǒng)比較簡單，而且適應(yīng)性廣。我國正處在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)軌和蓬勃發(fā)展期，能源問題將更加突出，主要體現(xiàn)在：能源短缺、環(huán)境污染、溫室效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和人與自然和諧相處，只能依靠科技進(jìn)步，大規(guī)模的開發(fā)可再生潔 凈能源，而太陽能具有儲存量大、普遍存在、經(jīng)濟(jì)、清潔環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，因此太陽能的利用越來越受到人們的廣泛重視，如發(fā)電過程無污染、無需生產(chǎn)原材料、不占用空間，光伏發(fā)電作為常規(guī)能源的補(bǔ)充，無論在解決特殊應(yīng)用領(lǐng)域，如通信、信號電源和偏遠(yuǎn)無電地區(qū)民用生活用電需求方面，還是從環(huán)境保護(hù)及能源戰(zhàn)略上都具有重大的意義。 Current amplification i 目錄 摘要 ........................................................................................................... I Abstract.................................................................................................... II 1 緒論 .....................................................................................................1 課題背景 .................................................................................................................. 1 課題研究的實(shí)際意義 ............................................................................................... 1 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展歷史與趨勢 ............................................................................. 1 國外光伏發(fā)電歷史及現(xiàn)狀 .............................................................................. 2 國內(nèi)光伏發(fā)電歷史及現(xiàn)狀 ........................................................................... 2 課題主要研究的內(nèi)容 ............................................................................................... 3 研究的任務(wù) ...............................................................................