【正文】 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(cè)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)。鑒于太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)饋電系統(tǒng)的特殊性及對(duì)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?？傊?，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 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)特點(diǎn)及硬件資源：、電流、溫度等模擬信號(hào)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。、I2C、UART等通訊協(xié)議，以便應(yīng)用軟件開發(fā)。綜合以上對(duì)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。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。 C8051F330單片機(jī)概述模擬外設(shè) ? 10位 ADC l 轉(zhuǎn)換速率可達(dá)200ksps l 可多達(dá)16個(gè)外部單端或差分輸入 l VREF可在內(nèi)部VREF、外部引腳或VDD中選擇l 內(nèi)部或外部轉(zhuǎn)換啟動(dòng)源 l 內(nèi)置溫度傳感器 ? 10位電流輸出DAC ? 比較器 l 可編程回差電壓和響應(yīng)時(shí)間 l 可配置為中斷或復(fù)位源 l 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(chǔ)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 9μA 32KHz ? 典型停機(jī)電流： 溫度范圍：40176。C （工業(yè)級(jí)C8051F330）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(chǔ)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： l ，177。下面列出了一些主要特性. l 高速、流水線結(jié)構(gòu)的8051兼容的CIP51內(nèi)核（可達(dá)25MIPS） l 全速、非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試接口（片內(nèi)） l 真正10位200 ksps的16通道單端/差分ADC，帶模擬多路器 l 10位電流輸出DAC l 高精度可編程的25MHz內(nèi)部振蕩器 l 8KB可在系統(tǒng)編程的FLASH存儲(chǔ)器 l 768字節(jié)片內(nèi)RAM l 硬件實(shí)現(xiàn)的SMBus/ I2C、增強(qiáng)型UART和增強(qiáng)型SPI串行接口 l 4個(gè)通用的16位定時(shí)器 l 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） l 片內(nèi)上電復(fù)位、VDD監(jiān)視器和溫度傳感器 l 片內(nèi)電壓比較器 l 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)。用戶軟件對(duì)所有外設(shè)具有完全的控制，可以關(guān)斷任何一個(gè)或所有外設(shè)以節(jié)省功耗。調(diào)試邏輯支持觀察和修改存儲(chǔ)器和寄存器，支持?jǐn)帱c(diǎn)、單步、運(yùn)行和停機(jī)命令。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。端口I/O和/RST引腳都容許5V的輸入信號(hào)電壓。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。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)。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(chǎng)合的不同，輸出電壓的幅值和頻率可以恒定也可以變化。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。對(duì)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?？梢钥闯?，電流源逆變器其實(shí)是電壓源逆變器的對(duì)偶電路。圖 。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。 （3）每個(gè)橋臂上、下器件不允許直通，否則會(huì)損壞器件，引起系統(tǒng)崩潰。圖 圖 。這里的直流電流源通常是一個(gè)電感量相對(duì)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。 （2）其交流輸出電壓只能高于為直流電感供電的直流電壓，因此電流源逆變器是一個(gè)升壓型逆變器。如降壓電路或者降壓變壓器，這個(gè)額外的功率變換級(jí)增加了系統(tǒng)成本，降低了變換效率。由此它的抗電磁干擾的能力較差，影響了它們的可靠性。 （2）它們的抗電磁干擾能力較差，影響了它們的可靠性。它是一個(gè)包含電感LL2和電容器CC2的二端口網(wǎng)絡(luò)接成X形，以提供一個(gè)Z源，這個(gè)Z源網(wǎng)絡(luò)，將逆變器主電路與電源或負(fù)載耦合。Z源逆變器與傳統(tǒng)的電壓源或電流源最大的不同和獨(dú)特之處是它允許逆變橋臂瞬時(shí)開路和短路，這為逆變器主電路根據(jù)需要升壓或降壓提供了一種機(jī)制。同理如果這兩個(gè)電容器很小接近于零，Z網(wǎng)絡(luò)中相當(dāng)于兩個(gè)電感串聯(lián)，構(gòu)成傳統(tǒng)電流源逆變器，因此阻抗源電路要求電感和尺寸都不大。以電流型逆變器模式工作時(shí)，Z源逆變器的輸入電源為電流源，主電路為傳統(tǒng)的電流源逆變器結(jié)構(gòu)，Z 源網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗較大，所采用的開關(guān)器件和二極管串聯(lián)的組合，負(fù)載為容性，輸出阻抗較小。以電流型逆變器模式工作時(shí)，Z源逆變器主電路可以承受瞬時(shí)開路，并通過特殊的控制方式引入開路零矢量而為逆變器的降壓提供了可能性。前面提到，Z 源逆變器的輸入源可以是電壓源形式，也可以是電流源形式，相應(yīng)的逆變主電路既可以和傳統(tǒng)電壓源型逆變器相同，也可以和傳統(tǒng)電流源型逆變器相同。我最終沒有選擇Z型逆變器，雖然它與傳統(tǒng)的逆變器相比存在很多的優(yōu)越性，可是考慮到我知識(shí)的有限和采用這種逆變器將給軟件方面增加一些難度，再加之在技術(shù)上的不成熟，也將會(huì)帶來一些新的問題，因此,我選擇在電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上屬于電壓型控制逆變電路，而在控制方式上用電流控制型電路，以盡量彌補(bǔ)只用一種逆變器所造成的缺陷。圖中T0、T1直接由C8051F330的SPWM控制交替工作，最終實(shí)現(xiàn)交流電正負(fù)半周的輸出。并網(wǎng)保護(hù)裝置主要實(shí)現(xiàn)以下保護(hù)功能：低電壓保護(hù)、過電壓保護(hù)、低頻率保護(hù)、高頻率保護(hù)、過電流保護(hù)以及孤島保護(hù)策略等內(nèi)容。孤島效應(yīng)是指并網(wǎng)逆變器在電網(wǎng)斷電時(shí)，并網(wǎng)裝置仍然保持對(duì)失壓電網(wǎng)中的某一部分線路繼續(xù)供電的狀態(tài)。孤島效應(yīng)會(huì)對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)的重連接制造困難，同時(shí)可能引起電氣元件以及人身安全危害，因此孤島效應(yīng)必須避免。(A)被動(dòng)式孤島檢測(cè)：孤島的發(fā)生和電網(wǎng)脫離時(shí)的負(fù)載特性及與電網(wǎng)之間的有功和無功交換有很大的關(guān)系。電網(wǎng)脫離后，如果有功或者無功的波動(dòng)比較明顯，通過監(jiān)測(cè)并網(wǎng)系統(tǒng)的端口電壓或者輸出頻率就可以檢測(cè)到孤島的發(fā)生，這就是被動(dòng)式孤島檢測(cè)方法的原理。（B）主動(dòng)式孤島檢測(cè)：主動(dòng)式孤島檢測(cè)方法中用的比較多的是主動(dòng)頻移法（AFD），其基本原理是在并網(wǎng)系統(tǒng)輸出中加入頻率擾動(dòng)，在并網(wǎng)的情況下，其頻率擾動(dòng)可以被大電網(wǎng)校正回來，然而在孤島發(fā)生時(shí)，該頻率擾動(dòng)可以使系統(tǒng)變得不穩(wěn)定，從而檢測(cè)到孤島的發(fā)生。另外，頻率擾動(dòng)會(huì)引起輸出電流波形的畸變，同時(shí)分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)需要進(jìn)行電能質(zhì)量治理時(shí)，頻率的擾動(dòng)會(huì)對(duì)諧波補(bǔ)償效果造成較嚴(yán)重的影響。為了準(zhǔn)確計(jì)量電站的電能輸出及系統(tǒng)運(yùn)行狀況需要設(shè)立智能電量管理及系統(tǒng)狀況監(jiān)控系統(tǒng)。 我本次設(shè)計(jì)是一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，所以有些方面不用太詳細(xì)的考慮，如果考慮太多反倒使一個(gè)簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單的系統(tǒng)復(fù)雜化，因此在設(shè)計(jì)電路時(shí)，盡量做到用最簡(jiǎn)單的電路來實(shí)現(xiàn)要達(dá)到的要求，但是電網(wǎng)掉電后停止逆變能饋輸出必須考慮，所以必須要有交流電壓和交流電流的檢測(cè)。電壓隔離/，強(qiáng)弱電的隔離我們通常采用光電隔離，保證系統(tǒng)安全性，檢測(cè)部分是在能饋狀態(tài)下為系統(tǒng)提供市電過零檢測(cè)/掉電中斷（上升沿模式）。、狀態(tài)檢測(cè) 電源隔離/狀態(tài)檢測(cè)部分信號(hào)波形由于C8051F330和A/～，所以檢測(cè)電壓先要進(jìn)行分壓，然后在進(jìn)行檢測(cè)，有圖可得U1=(AR2/(AR1+AR2))U2=((15+)≈*U2，其中AR1=15K，AR2=，U1表示分壓A/D采樣電壓最大輸出電壓，U2表示電池的實(shí)際電壓。對(duì)電池電流的檢測(cè)，如果AR3選取不得當(dāng)，就會(huì)產(chǎn)生大功率，這不僅是一種浪費(fèi)還可能造成原件的損毀，這樣就會(huì)減小了大功率的消耗，在電流檢測(cè)時(shí)進(jìn)行放大。圖中采用兩個(gè)運(yùn)放，其實(shí)起到放大作用的只有一個(gè)，U3B的加入只是平衡U3A運(yùn)放產(chǎn)生零點(diǎn)漂移對(duì)系統(tǒng)的影響，U3B的連接就是一個(gè)電壓跟隨器。光伏逆變器對(duì)于功率因數(shù)有較高要求，為了準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)逆變，需要對(duì)輸出電流進(jìn)行控制，通常的電流控制方式有兩種：其一是間接電流控制，也稱為相位幅值控制，控制原理簡(jiǎn)單，但精度較差，一般不采用；其二是直接電流控制，給出電流指令，直接采集輸出電流反饋，這種控制方法控制精度高，準(zhǔn)確率好，系統(tǒng)魯棒性好，得到廣泛應(yīng)用。 PCA下的PWM模式，、。VCC加到三極管上，使三極管導(dǎo)通，PWMG2得到6V電壓導(dǎo)通。從設(shè)計(jì)和制造的角度來看，造成應(yīng)用系統(tǒng)容易受干擾的主要原因是：(1)系統(tǒng)電源的抗干擾能力差或功率不足；(2)程序沒有采取抗干擾措施或措施不力；(3)器件間驅(qū)動(dòng)功率不足，處在較臨界狀態(tài)；(4)遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娫?、電壓偏低?5)沒有采取屏蔽保護(hù)；(6)元件質(zhì)量低；。在對(duì)系統(tǒng)可靠性要求很高的應(yīng)用系統(tǒng)中，選用頻率低的單片機(jī) 是降低系統(tǒng)噪聲的原則之一。 而同樣速度的Motorola單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘只需4MHz，更適合用于工控系統(tǒng)。(3)輸入、輸出隔離，輸入、輸出信號(hào)可加光電耦合器隔離，防止外圍器件動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的回流沖擊系統(tǒng)電路。 如果輸出負(fù)載過重，會(huì)降低輸出電平，使電平處于或低于被驅(qū)動(dòng)器件的輸入門檻電平(TTL： ，；CMOS；，)，從而造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。對(duì)噪聲特別大的部件(如開關(guān)電源)，用金屬盒罩起來，可減 少噪聲源對(duì)單片機(jī)的干擾。(6)注意印制電路板的布線與工藝 3 原理圖的設(shè)計(jì) 3 原理圖的設(shè)計(jì)原理圖編輯器實(shí)際上就是原理圖的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，用戶可以在該平臺(tái)下對(duì)電路圖進(jìn)行編輯與設(shè)計(jì)各修改。(文件)/New(新建)命令分別建立原理圖和電路版圖。，可以在首先執(zhí)行design(設(shè)計(jì))/Options(選項(xiàng))菜單下設(shè)置圖紙的風(fēng)格和大小尺寸等，具體參數(shù)設(shè)置如下：(1)圖紙方向的設(shè)置。其中l(wèi)andscape是橫向，而portait則是縱向圖紙?jiān)O(shè)置。Border選擇項(xiàng)用來設(shè)置邊框顏色，在選擇了此項(xiàng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)彈出顏色對(duì)話框，你只需選擇所需顏色后點(diǎn)擊OK鍵后即可。在選擇該選擇頁后同樣會(huì)彈出顏色對(duì)話框，設(shè)置方法同上。在點(diǎn)擊Design/options后，選擇change system font 按鈕，則可彈出字體對(duì)話框，您可以進(jìn)行字體設(shè)置了。在document options 對(duì)話框中，Electrical grid 單選項(xiàng)是對(duì)電氣節(jié)點(diǎn)的設(shè)置，如果選擇此項(xiàng)，則系統(tǒng)就會(huì)將光標(biāo)自動(dòng)移動(dòng)到它的搜索半徑內(nèi)，并且在該點(diǎn)上顯示一個(gè)圓點(diǎn)。，則對(duì)原理圖編輯平臺(tái)半截元件庫。這里以基本元件庫加以說明）執(zhí)行Design/Add/remove library菜單，來打開對(duì)話框，在彈出的對(duì)話框中，選擇DXP2004\Library\sch文件夾下的文件類型為*.ddb的庫元件文件，這里選擇 Miscellaneous Devices。，可通過place(放置)/part（元件）命令直接進(jìn)元件的放置，也可以用工具條上的按鈕，打開所對(duì)應(yīng)的對(duì)話框進(jìn)行元件的放置。，下一步工作即是