基于DSP控制的光伏离网逆变器逆变电路部分的硬件电路设计毕业论文（最终版） ㊣ 精品文档 值得下载

短程有序而长程无序的非晶体硅材料简称制成。

非晶硅材料基本被制成薄膜电池形式。

其造价低低廉，但光电转换效率比较低，稳定性也不如晶体硅光伏电池，目前主要用于弱光性电源，如手表计算器等的电池。

非硅半导体光伏电池。

主要有硫化镉光伏电池和砷化镓光伏电池。

硫化镉分单晶或多晶两种，它常与其他半导体材料合成使用，如硫化亚铜硫化镉光伏电池碲化镉硫化镉光伏电池铜铟硒硫化镉光伏电池等。

而砷化镓具有较好的温度特性，理论效率高，较适合于制成太空光伏电池。

即采用同质结形式也可以采用异质结形式，既可采用单晶切片结构也可采用薄膜结构以制成光伏电池。

有机半导体光伏电池用含有定数量的碳碳键，导电能力介于金属和绝缘体之间的半导体材料制成。

其特点是转换效率低价格便宜轻便，易于大规模生产。

主电路拓扑及电路主要参数设计主电路拓扑主电路拓扑如图所示。

该电路前级由等器件组成的电路对光伏输出电压进行升压斩波后并对蓄电池进行充电后级为单相全桥逆变电路，作用是将前级的产生直流电压逆变并经滤波后得到工频正弦交流电。

负载蓄电池图主电路拓扑部分的电路拓扑适用于直流转换部分的电路拓扑有降压斩波电路电路，升压斩波电路电路，升降压斩波电路电路等等。

在本课题中，所用到的直流变换部分的电路只要求升压，所以这里只对升压斩波电路电路进行叙述。

其电路结构原理图如下图负载图电路结构升压电感参数的设计对于般的变换器来说，由于电感和电容寄生电阻的影响，随负载电流增加，输出电压会下降，输出电压对占空比的敏感度下降，控制特性变差。

为了输出电压的稳定，控制电路尽量增大占空比，使电压增益变大以便于维持输出电压的恒定。

因此，设计中选择滤波元件总是尽量选取小的寄生电阻元件，且实际应用中，是占空比调节。

为了使光伏发电系统能够不间断的往外输出功率，前级的升压斩波电路应该工作在电感足够大电流连续的模式下。

根据伏秒平衡的定理，电感电压在开关管的个周期内对时间的积分为零。

即如式所示其中是太阳能电池阵列的输出电压，是直流母线的电压，也即电路的输出电压，是开关管的开关周期，是电路开关管的占空比，是开关管的导通时间，是开关管的截止时间。

整理可得本系统中，太阳能电池板阵列输入电压是，直流母线电压范围是，由上式可得，所以本系统中升压斩波电路中占空比的范围是。

由于电感直处于充电放电过程，而且充放电过程都是曲线的，所以电感电流不是个直流分量，还存在纹波量，其中纹波分量由电感两端的电压可得流过电感的电流变化量电感电流的纹波系数的定义。

有以上各式可得电感的大小其中为输出功率。

电流纹波系数的选取，需要考虑电感的饱和问题减少中的峰值电流及电压损耗问题，这里取电流纹波系数。

开关频率的选取时，应该综合考虑。

工作频率过高，则输出波形谐波含量少，有利于滤波器的设计。

但工作频率过高则功率开关管的发热和和损耗都参考正弦电压与输出电压比较得到的误差电压经过调节后作为电流的参考指令与电感电流作比较，得到个电流误差信号，电流误差信号再经过控制后与三角载波比较产生占空比来控制逆变器的开关。

和电压单闭环相比，增加了电感电流内环控制，使得系统的带宽增大，反应速度加快，系统抗干扰能力强，稳定性好，调节时间短，谐波含量小，同时能有效地限制负载电流，起保护作用，更具优越性。

波的生成产生波的原理是用组等腰三角波与个正弦波进行比较，其相交的时刻即交点作为开关管开或关的时刻，这组等腰三角形波称为载波，而正弦波称为调制波，如图所示。

正弦波的频率和幅值是可控制的，改变正弦波的频率，就可以改变电源输出电压的频率，改变正弦波的幅值，也就改变了正弦波与载波的交点，使输出脉冲系列的宽度发生变化，从而改变电源输出电压的大小。

图波生成的原理在本课题波生成的方法为利用中的事件管理模块可以产生波。

当定时器处于连续递增递减计数模式时，计数寄存器中的数值的变化轨迹就是等腰三角形，也就相当于产生了系列的等腰三角形波。

而正弦调制波则是通过将参考正弦波制成表格，查表获得代表正弦波的数字量得到。

采用定时中断，在每个开关周期，程序从参考正弦表中获得相应的数字量，并将它赋值给比较寄存器。

其生成的步骤为在程序的初始化部分建立个正弦表，在系统运行的时候可以通过查表的方式得到想要的数据。

假设在个正弦波周期内采样的次数为，则在第个点的采样值为式所示在实际的使用的过程中，由于正弦表中的值要能被比较寄存器使用，所以不能出现负值，从上式可以看出当，此时就不能正常使用了，因此可以把上面的公式改写为下面的公式其中为周期寄存器中的计数周期值。

对取整，从到，得到个正弦采样值的表格，设置通用定时器的计数方式为连续增减计数方式，在中断程序中调用表中的值即可产生相应的按正弦规律变化的方波信号。

其程序框图如图所示。

为了同桥臂的上下的开关管直通，两路互补的信号还需要要通过死区时间寄存器来设置定的死区时间。

下溢中断查表，计算偏移指针前移计数周期的倍指针需要调整调整查表，计算偏移指针前移计数周期的倍指针需要调整调整查表，计算基指针指针为空基指针指向正弦表表首清除中断标志返回中断开始图生成程序框图采样电路直流电压电流采样电路图所示的为直流电压采样电路图，和为分压电阻，将直流电压分压后给运放，本文用的是，这里采用的是其双电源工作模式。

电压与电流信号经过光耦隔离后，经过去藕电容后送给的相应端口进行采样。

采样图直流电压电流采样电路交流电压与频率的采样图是交流电的采样电路，主要采样的交流电有逆变输出，以及旁路输入的交流电，将旁路检测的电压通过变压器的变压后，通过分压和滤波电路后输入到的对应端口频率采样是通过放大电路后送到的过零捕获来进行频率采样的。

对于旁路输入还有电流的检测，和交流电压的检测类似，这里就不多说了。

图交流电压频率的采样电路增加。

本系统选用开关管的频率为，当时，有所以选取。

二直流母线稳压电容参数的设计升压斩波电路输出端电容的作用给直流母线稳压尽可能的滤除纹波电压。

由电容两端电流的变化量电容两端电压的变化量上下同乘得电容电压的纹波系数。

所以电容值的大小为其中，，，，代入上式得在实际的系统设计中，当开关管给电感充电时，后级逆变部分所需要的能量是由电容提供的，所以给设计的电容留下充足的裕量，所以给电容留定的倍以上的容量，本文采用的电容。

三开关管的参数选择结合了和的优点，所以升压斩波电路中选用作为开关管。

其承受的最大电压为。

本设计最终采用的其主要参数为。

四升压电路二极管的选择升压斩波电路中的续流兼有防反作用的二极管应该具有较低的通太电压降和快速恢复的特性。

二极管承受的最大电压是，所以选用的二极管主要参数为。

功率开光管的缓冲电路的设计如图中中所示，组成了常用的箝位式缓冲电路。

该电路可以有效地吸收开关管关断时线路中的杂散电感上产生的感应峰值电压，使开关管源漏电压尖刺箝位在电源电压左右，从而保证开关管不会过压击穿。

其基本箝位原理为在稳态时，无论开关管处于导通还是截止状态，电容两端电压均为电源电压。

当器件两端电压高于电源电压时，线路杂散电感中的能量通过二极管转储到吸收电容上，此时器件两端的电压被箝位在电容电压，利用电容两端电压的不突变性就可以有效地抑制器件上的尖峰电压同时电容通过向电源放电，于是转移到电容上的能量部分回送到电源，另部分消耗在电阻上。

由于线路的杂散电感般不大，且部分回馈到电源，因此即使在高频情况下，上消耗的功率也是不大的。

因而箝位式缓冲电路成为器件最实用的缓冲电路之。

实验电路中取值，越小，开关管的峰值电压越接近母线电压与开关管的峰值电压相同，但电流不需很大，选择箝位电容的值越大箝位的效果越好，但实际应用中无须很大，这里选。

系统的软件构架系统的控制方式由于课题主要是针对逆变部分的设计，这里主要是对逆变器部分的个控制方法的阐述。

本系统采用电压外环电流内环的双环控制方式。

其控制的个电路拓扑如图所示。

电流采样电压采样发生器三角载波发生器图逆变器控制图如图所示，拓扑结构采用单相全桥逆变电路。

开关管的控制信号来自控制电路。

是由参考正弦波与定频率的三角波相比较而产生的，正弦值大于三角波的值，则输出，即开通开关元件，反之则关断。

幅值不同的正弦参考波产生宽度不同的波。

控制电路内部让正弦波和锯齿波进行比较产生四路控制信号，分别用来控制。

开关管共有种开关模式，分别是，开，开，。

开，开。

其中，只有两种开关模式有输出电压，开，开。

，开，输出为正，开，输出为负。

通过口采集输出负载端的电压和电感上的电流，在内部通过双环控制，产生信号波。

信号的产生由用中的事件管理模块可以产生波。

三角载波的时间是开关管的周期来产生的。

控制的流程如下所示参考的正弦信号逆变器三角载波图双环控制图在图中前国内最大的沙漠太阳能光伏电站。

国外光伏发电发展现状太阳能是种朝阳产业，不仅拥有良好的经济前景，且随其产业化的发展，将提供越来越多的就业机会。

太阳能光伏发电在国民经济中的作用和影响已越来越大，光伏发电市场发展前景相当广阔，已经引起了世界发达国家的高度重视。

日本利用其电子技术优势，大力发展光伏发电产品，其产量已经相当于全球产量的以上德日英荷美等国企业基本垄断了全球的光伏发电产品市场，出口额占世界贸易额的以上。

据欧盟估计，全球光伏市场将从现今的增加到年的。

为峰瓦，光伏发电将解决非洲经济合作与发展组织国家的电力需求。

当年欧洲风力发电达到约光伏发电和太