單相數(shù)字式光伏并網(wǎng)逆變器的研究與設(shè)計(jì)

1、中山大學(xué)碩士學(xué)位論文單相數(shù)字式光伏并網(wǎng)逆變器的研究與設(shè)計(jì)姓名：羅力申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：電力電子與電力傳動(dòng)指導(dǎo)教師：沈玉樑20090605單相數(shù)字式光伏并網(wǎng)逆變器的研究與設(shè)計(jì)電力電子與電力傳動(dòng)羅力沈玉棵教授摘要近年來，光伏發(fā)電技術(shù)取得了長足的進(jìn)步，太陽能已經(jīng)成為當(dāng)今能源的一個(gè)重要補(bǔ)充。光伏并網(wǎng)發(fā)電是太陽能大規(guī)模利用的必然趨勢。本文以光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心設(shè)備并網(wǎng)逆變器為研究對象，首先給出了單相光伏并網(wǎng)逆變器的詳細(xì)的硬件設(shè)計(jì)過程，然后對光伏陣列的最大功能點(diǎn)跟蹤、逆變器的特性及控制方法、并網(wǎng)系統(tǒng)的人機(jī)交互子系統(tǒng)等進(jìn)行了深入的研究。并網(wǎng)逆變器的硬件設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和難點(diǎn)之一。本文設(shè)計(jì)了套額定功

2、率為的兩級式光伏并網(wǎng)逆變器，采用作為系統(tǒng)的控制核心。文章對整個(gè)硬件的設(shè)計(jì)過程和電路原理進(jìn)行了詳細(xì)分析。為提高系統(tǒng)效率，光伏陣列都要求工作在最大功率點(diǎn)處。本文在分析了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了基于移相全橋電路的電導(dǎo)增量法，給出了整個(gè)算法在中的實(shí)現(xiàn)過程。并網(wǎng)逆變器輸出級的跟蹤控制技術(shù)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)之一。本文詳細(xì)分析了逆變器輸出級的電路工作模式和數(shù)學(xué)模型，深入分析了型輸出濾波器的原理及電網(wǎng)電壓對輸出電流的影響，提出了基于前饋補(bǔ)償?shù)臄?shù)字控制，并給出了其在中的實(shí)現(xiàn)過程。為完成對并網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)控和設(shè)置，設(shè)計(jì)了人機(jī)交互子系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一個(gè)小型嵌入式系統(tǒng)，用協(xié)議實(shí)現(xiàn)了子系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的通信。本文詳細(xì)分

3、析了整個(gè)子系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)過程。最后，對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明了系統(tǒng)方案的可行性，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定可靠運(yùn)行。關(guān)鍵詞：光伏并網(wǎng)，最大功率點(diǎn)跟蹤，濾波器，數(shù)字控制，人機(jī)交互（），酣葩，（），鰣，。酣西，鰣，：，論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)。，獨(dú)立進(jìn)行研冗工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：軍勿日期：年多月日學(xué)位論文使用授權(quán)聲明本人完全了解中山大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論

4、文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留學(xué)位論文并向國家主管部門或其指定機(jī)構(gòu)送交論文的電子版和紙質(zhì)版，有權(quán)將學(xué)位論文用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文進(jìn)入學(xué)校圖書館、院系資料室被查閱，有權(quán)將學(xué)位論文的內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用復(fù)印、縮印或其學(xué)位論文作者簽名：胃而日期：刃，年月日導(dǎo)師簽名：多憶圳趣日期：川年月日知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)聲明本人鄭重聲明：我所提交答辯的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成的成果，該成果屬于中山大學(xué)物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院，受國家知識產(chǎn)權(quán)法保護(hù)。在學(xué)期間與畢業(yè)后以任何形式公開發(fā)表論文或申請專利，均須由導(dǎo)師作為通訊聯(lián)系人，未經(jīng)導(dǎo)師的書面許可，本人不得以任何方式，以任何其它單位做全部和局部署名

5、公布學(xué)位論文成果。本人完全意識到本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：形匆日期：口叩年莎月日弟一早虧苗第一章引言背景與意義作為一種重要的可再生能源發(fā)電技術(shù)，近年來，太陽能光伏（，）發(fā)電取得了巨大的發(fā)展，光伏并網(wǎng)發(fā)電已經(jīng)成為人類利用太陽能的主要方式之一。目前，我國已成為世界最大的太陽能電池和光伏組件生產(chǎn)國，年產(chǎn)量已達(dá)到萬千瓦。但我國光伏市場發(fā)展依然緩慢，截至年底，光伏系統(tǒng)累計(jì)安裝，約占世界累計(jì)安裝量的，產(chǎn)業(yè)和市場之間發(fā)展極不平衡。為了推動(dòng)我國光伏市場的發(fā)展，國家出臺了一系列的政策法規(guī)，如中華人民共和國可再生能源法、可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃、可再生能源十一五發(fā)展規(guī)劃等。這些政策和法規(guī)明確了

6、太陽能發(fā)電發(fā)展的重點(diǎn)目標(biāo)領(lǐng)域【】：在偏遠(yuǎn)地區(qū)利用太陽能光伏發(fā)電解決無電人口用電問題；在經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)、現(xiàn)代化水平較高的大中城市，建設(shè)與建筑物一體化的屋頂并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電設(shè)施；在太陽能資源豐富的西北地區(qū)建設(shè)幾個(gè)較大規(guī)模的太陽能光伏電站和太陽熱發(fā)電示范項(xiàng)目?？稍偕茉粗虚L期發(fā)展規(guī)劃還明確規(guī)定了大型電力公司和電網(wǎng)公司必須投資可再生能源，到年，大電網(wǎng)覆蓋地區(qū)非水電可再生能源發(fā)電在電網(wǎng)總發(fā)電量中的比例要達(dá)到以上。對于這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，光伏發(fā)電無疑會(huì)起到非常關(guān)鍵的作用。當(dāng)下，我國地方和企業(yè)正積極共建兆瓦級以上光伏并網(wǎng)電站，全國已建和在建的兆瓦級并網(wǎng)光伏電站共個(gè)（年月前估計(jì)），典型的如甘肅敦煌并網(wǎng)光伏特許權(quán)示范

7、項(xiàng)目，青海柴達(dá)木盆地的大型荒漠太陽能并網(wǎng)電站示范工程，云南石林并網(wǎng)光伏實(shí)驗(yàn)示范電站?？梢灶A(yù)見，在接下來的幾年里，光伏并網(wǎng)發(fā)電市場將會(huì)為我國擺脫目前的金融危機(jī)提供強(qiáng)大的動(dòng)力，光伏產(chǎn)業(yè)依然會(huì)持續(xù)以往的高增長率，光伏市場的前景仍然令人期待。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是利用電力電子設(shè)備和裝置，將太陽電池發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榕c電網(wǎng)電壓同頻、同相的交流電，從而既向負(fù)載供電，又向電網(wǎng)饋電的有源逆變系統(tǒng)。按照系統(tǒng)功能的不同，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)可分為兩類：一種是帶有蓄電池的可調(diào)度式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；一種是不帶蓄電池的不可調(diào)度式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。典型的不可調(diào)度式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)如圖所示。本地負(fù)載圖不可調(diào)度式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)從圖

8、中可知，整個(gè)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)由光伏組件、光伏并網(wǎng)逆變器、連接組件、計(jì)量裝置等組成，對于可調(diào)度式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)還包括儲能用的蓄電池組。并網(wǎng)逆變器是整個(gè)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心設(shè)備，承擔(dān)著光伏陣列的最大功率點(diǎn)跟蹤、直流逆變、防孤島效應(yīng)等諸多功能?？偟膩碚f，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)對并網(wǎng)逆變器有以下幾點(diǎn)要求嘲：要求具有較高的逆變效率。由于目前太陽電池的價(jià)格偏高，為了最大限度地利用太陽電池，提高系統(tǒng)效率，必須設(shè)法提高逆變器的效率，讓逆變器自身的功率損耗盡可能小。要求直流輸入電壓有較寬的適應(yīng)范圍。由于太陽電池的端電壓隨負(fù)載和日照強(qiáng)度而變化，這就要求逆變器必須能在較大的直流輸入電壓范圍內(nèi)正常工作，并保證交流輸出電壓的穩(wěn)定

9、。要求具有較高的可靠性和嚴(yán)格的保護(hù)措施。目前光伏發(fā)電系統(tǒng)主要用于邊遠(yuǎn)地區(qū)，許多電站無人值守和維護(hù)，這就要求逆變器具有合理的電路結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格的元器件篩選和完善的保護(hù)功能。由于是并網(wǎng)運(yùn)行，逆變器的輸出應(yīng)為失真度小的正弦波，要做到與電網(wǎng)電壓同頻同相，不能對電網(wǎng)有干擾和諧波污染。目前，標(biāo)準(zhǔn)啊要求并網(wǎng)逆變器總諧波失真（）小于，、次諧波小于，次小于，次以上小于。目前，光伏并網(wǎng)發(fā)電的成本已降至元，但是對于大規(guī)模應(yīng)用來說，成本依然過高，大多數(shù)國家主要靠政府補(bǔ)貼來推動(dòng)光伏并網(wǎng)發(fā)電，對上網(wǎng)電價(jià)采取了差額補(bǔ)貼或固定上網(wǎng)電價(jià)的方式。而制約光伏發(fā)電成本進(jìn)一步下降的主要原因是硅料和并網(wǎng)逆變器的成本過高。據(jù)專家預(yù)測，隨著技術(shù)

10、的進(jìn)步，在今后的幾年里光伏發(fā)電成本可望降至元，甚至可望與常規(guī)發(fā)電成本持平，這對大規(guī)模推廣光伏發(fā)電無疑是非常有利的一面。因此，開發(fā)高性能低價(jià)格的光伏并網(wǎng)逆變器不但對降低光伏發(fā)電成本具有積極作用，同時(shí)還具有極大的市場前景。另外，隨著電力電子器件的高頻化和微處理器性能的飛速提高，使得電力電子設(shè)備的全數(shù)字化控制日益增多，模擬控制己逐漸被數(shù)字控制取代，一些先進(jìn)的數(shù)字控制技術(shù)也開始應(yīng)用于各種電力電子設(shè)備的研發(fā)當(dāng)中。與傳統(tǒng)的采用模擬芯片控制的逆變器相比，光伏并網(wǎng)逆變器從一開始就采用全數(shù)字控制，除主電路變化不大以外，控制電路及控制方法都有很大的差別。目前，由于涉及到知識產(chǎn)權(quán)和商業(yè)化因素，國內(nèi)外關(guān)于光伏并網(wǎng)的數(shù)

11、字控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和數(shù)字控制方法研究的文獻(xiàn)還比較少。同時(shí)，跟國外的光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)相比，我國的技術(shù)水平還有一定的差距，就并網(wǎng)逆變器而言，我國自主研發(fā)生產(chǎn)的知名品牌并不多，大部分的光伏示范工程都采用進(jìn)口的國外品牌，導(dǎo)致光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的造價(jià)高、依賴性強(qiáng)，制約了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)在國內(nèi)市場的發(fā)展和推廣。因此開展對光伏并網(wǎng)逆變器的研究，掌握并網(wǎng)逆變器關(guān)鍵技術(shù)對推廣光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排有著十分重要的作用。并網(wǎng)逆變器的國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電始于世紀(jì)年代，由于光伏并網(wǎng)逆變器在并網(wǎng)發(fā)電中所起的核心作用，世界上主要的光伏系統(tǒng)生產(chǎn)商都推出了各自商用的并網(wǎng)逆變器產(chǎn)品。這些并網(wǎng)逆變器在電路拓?fù)?、控制方式?/p>

12、功率等級上都有其各自特點(diǎn)，其性能和效率也參差不齊。目前在國內(nèi)外市場上比較成功的商用光伏并網(wǎng)逆變器主要有以下幾種：德國公司的系列光伏逆變器【艾思瑪太陽能技術(shù)股份公司（）是全球光伏逆變器第一大生產(chǎn)供應(yīng)商，并引領(lǐng)著全球光伏領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展。該公司推出的系列光伏組串逆變器是目前為止并網(wǎng)光伏發(fā)電站最成功的逆變器，市場份額高達(dá)。其在國內(nèi)的典型工程包括大興天普“大型屋頂光伏并網(wǎng)示范電站、深圳國際園林花卉博覽園光伏并網(wǎng)發(fā)電工程等。奧地利公司的系列光伏逆變器【】是專業(yè)生產(chǎn)光伏并網(wǎng)逆變器和控制器的高新技術(shù)企業(yè)，光伏并網(wǎng)逆變器實(shí)力排名世界第二。目前該公司的市場主要在歐洲和北美，在國內(nèi)參與的工程還比較少。美國公司

13、的系列光伏逆變器【】（寶威）是世界知名的電源供應(yīng)商，該公司于年通過收購而進(jìn)入新能源領(lǐng)域。在年底，該公司已與云南無線電有限公司簽署了光伏并網(wǎng)逆變器項(xiàng)目合作協(xié)議，將對推動(dòng)我國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)。陽光電源的系列光伏逆變器【】作為國內(nèi)最大的光伏逆變器提供商，陽光電源始終專注于可再生能源發(fā)電產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)，其產(chǎn)品主要有光伏發(fā)電電源、風(fēng)力發(fā)電電源、回饋式節(jié)能負(fù)載、電力系統(tǒng)電源等。陽光電源先后成功參與了北京奧運(yùn)鳥巢、上海世博會(huì)、三峽工程、上海臨港大型太陽能光伏發(fā)電項(xiàng)目、西班牙大型光伏電站等重大工程。到目前為止，陽光電源還是國內(nèi)唯一一家取得認(rèn)證的光伏發(fā)電設(shè)備提供商，該公司產(chǎn)品已成功進(jìn)入西班牙、意大利

14、等對并網(wǎng)技術(shù)要求十分嚴(yán)格的歐洲市場。相對國內(nèi)同行，其技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢明顯。除以上公司外，能提供成熟的商用光伏并網(wǎng)逆變器的廠家還很多，如加拿大的公司、德國康能（）集團(tuán)，國內(nèi)的北京索英電氣、南京冠亞電源等。同時(shí)，國內(nèi)許多高校和研究機(jī)構(gòu)也長期致力于光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域的研究工作，其中中科院電工所【在在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的開發(fā)和工程應(yīng)用上取得了很大進(jìn)展，合肥工業(yè)大學(xué)能源研究所】【在光伏水泵系統(tǒng)、太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)及光伏照明系統(tǒng)方面都進(jìn)行了深入的研究，上海交通大學(xué)能源研究院在太陽能與建筑節(jié)能、中山大學(xué)太陽能系統(tǒng)研究所【】在太陽能材料和太陽電池技術(shù)、光伏建筑一體化、太陽能半導(dǎo)體照明等方面都進(jìn)行了廣泛而深入的研究

15、。清華大學(xué)【】、北方交通大學(xué)、山東大學(xué)【】【】等院校也在光伏發(fā)電領(lǐng)域開展了大量的研究和開發(fā)工作。目前隨著金融危機(jī)對光伏產(chǎn)業(yè)的影響進(jìn)一步加深，光伏并網(wǎng)逆變器市場的競爭也越來越激烈，技術(shù)和價(jià)格優(yōu)勢己成為產(chǎn)品的核心競爭力。相對于國外逆變器廠家，國內(nèi)廠商除了在價(jià)格上具有一定優(yōu)勢外，在技術(shù)上差距還比較大，對國外產(chǎn)品進(jìn)行模仿的痕跡還十分明顯。因此有必要繼續(xù)對光伏并網(wǎng)逆變器及并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)進(jìn)行深入的研究，這對提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的性價(jià)比，降低系統(tǒng)造價(jià)，提高國內(nèi)廠商核心競爭力有重要作用，對推動(dòng)光伏市場的發(fā)展也具有積極影響。并網(wǎng)逆變器的技術(shù)現(xiàn)狀并網(wǎng)逆變器的分類并網(wǎng)逆變器的分類方法有多種，按照直流側(cè)輸入電源性質(zhì)的不同可

16、分為電壓型逆變器和電流型逆變器。電壓型逆變器直流側(cè)為電壓源，或并聯(lián)有大電容，直流回路呈現(xiàn)低阻抗；電流型逆變器直流側(cè)串聯(lián)有大電感，相當(dāng)于電流源，直流回路呈現(xiàn)高阻抗，相對于電壓型逆變器，其系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)差。按照逆變器與市電并聯(lián)運(yùn)行的輸出控制方式可分為電壓控制逆變器和電流控制逆變器。輸出采用電流控制時(shí)，其控制方法相對簡單，只需控制逆變器的輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻同相，即可達(dá)到并網(wǎng)運(yùn)行的目的。因此，目前世界上的絕大多數(shù)光伏并網(wǎng)逆變器產(chǎn)品都采用電流源輸出的控制方式。按照主電路結(jié)構(gòu)的不同，光伏并網(wǎng)逆變器還可以分為工頻和高頻兩種。典型的工頻逆變器結(jié)構(gòu)如圖所示，太陽電池發(fā)出的直流電經(jīng)逆變過后，通過工頻變壓器與電網(wǎng)

17、相連。工頻變壓器起到隔離電網(wǎng)、匹配電壓的作用，而正是由于帶有工頻變壓器導(dǎo)致整個(gè)逆變器體積大、質(zhì)量重。輸入端子逆變電路工頻變壓器輸出圖工頻逆變器結(jié)構(gòu)圖高頻逆變器又可分為隔離型和非隔離型兩種。隔離型并網(wǎng)逆變器中含有高頻變壓器，主要起調(diào)節(jié)電壓、隔離電網(wǎng)的作用，其結(jié)構(gòu)如圖所示，它首先通過變換器將太陽電池發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)換為高頻交流電，接著利用高頻變壓器隔離升壓，在副邊經(jīng)整流，最后通過逆變電路與電網(wǎng)相連。由于使用了高頻變壓器，使整個(gè)逆變器的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、工作噪聲小。頻逆變壓圖卜隔離型高頻逆變器結(jié)構(gòu)圖非隔離型并網(wǎng)逆變器典型結(jié)構(gòu)如圖卜所示，它首先通過變換器將太陽電池的直流電升壓或者降壓轉(zhuǎn)化為滿足并

18、網(wǎng)要求的直流電壓，然后經(jīng)逆變電路、輸出濾波器和電網(wǎng)直接相連。圖非隔離型高頻逆變器結(jié)構(gòu)圖另外，按照主電路的拓?fù)浼墧?shù)，光伏并網(wǎng)逆變器還可以分為單級式并網(wǎng)逆變器、兩級式并網(wǎng)逆變器、多級式并網(wǎng)逆變器等，在本文中不在一一舉例。并網(wǎng)逆變器輸出電流的主要控制方式在數(shù)字控制技術(shù)不斷發(fā)展、數(shù)字電路硬件成本不斷降低的今天，數(shù)字化控制方式具有更加廣泛的應(yīng)用前景。與模擬控制相比，數(shù)字化控制具有控制靈活、易改變控制算法和硬件調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)。針對并網(wǎng)逆變器輸出電流的閉環(huán)跟蹤控制，國內(nèi)外學(xué)者提出了大量卓有成效的數(shù)字控制方案，比較常用的有數(shù)字或控制、電流數(shù)字滯環(huán)比較控制、無差拍控制、重復(fù)控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制等等。（）數(shù)字或控

19、制【】是利用或調(diào)節(jié)器的輸出和三角波進(jìn)行比較產(chǎn)生信號，以此來控制開關(guān)管的工作。該方法是通過將傳統(tǒng)的模擬控制離散化來實(shí)現(xiàn)的，是目前最常用的電流反饋控制，它又可以分為位置式控制和增量式控制，由于后者具有更加優(yōu)越的性能，因此應(yīng)用更加廣泛?？刂谱畲蟮膯栴}是電流反饋需要加較大的濾波，以保證其諧波成分遠(yuǎn)比三角波的頻率低。此外，該方法還存在輸出電流相位漂移的問題【】。（）電流滯環(huán)比較控制【是把輸出電流參考波形和電流的實(shí)際波形通過滯環(huán)比較器進(jìn)行比較，利用其結(jié)果來決定逆變器橋臂上下開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷。這種方法最大的優(yōu)點(diǎn)是控制簡單，容易實(shí)現(xiàn)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)極快，并且對負(fù)載及參數(shù)不敏感。但是，這種方法中開關(guān)頻率不固定，在

20、調(diào)制過程中容易出現(xiàn)很窄的脈沖和大的電流尖峰。直流電壓不夠高或電流幅值太小時(shí)，電流控制效果均不理想。（）無差拍（）控制【是數(shù)字控制特有的一種控制效果。該方法是在負(fù)載情況已知的前提下，在控制周期的開始，根據(jù)電流的當(dāng)前值和控制周期結(jié)束時(shí)的參考值選擇一個(gè)使誤差趨于零的電壓矢量，去控制逆變器中開關(guān)器件通斷的一種控制方式。這種控制方法計(jì)算量較大，對數(shù)學(xué)模型的精確度要求較高，但其開關(guān)頻率固定、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，十分適宜于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)字控制。（）重復(fù)控制】【】【】的基本思想源于控制理論中的內(nèi)模原理。它利用內(nèi)模原理，在穩(wěn)定的反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置一個(gè)可以產(chǎn)生與參考輸入及擾動(dòng)輸入信號同周期的內(nèi)部模型，從而使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

21、對外部周期性參考信號的漸近跟蹤。重復(fù)控制可以消除輸出波形的周期性畸變，使逆變器獲得低的穩(wěn)態(tài)輸出波形，但其動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢。因此，重復(fù)控制經(jīng)常與其它控制方法相結(jié)合，形成復(fù)合控制方法來改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。（）滑模變結(jié)構(gòu)控制阱】【與其它控制系統(tǒng)的主要區(qū)別在于控制的不連續(xù)性，系統(tǒng)“結(jié)構(gòu)”不是固定的，而是在控制過程中不斷變化。該控制方式最大的優(yōu)勢是對參數(shù)變動(dòng)和外部擾動(dòng)不敏感，系統(tǒng)具有很好的魯棒性，特別適合微處理器的數(shù)字實(shí)現(xiàn)。除以上提及的幾種數(shù)字控制方案外，還有學(xué)者提出了其他一些控制方案，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、廣義預(yù)測控制等等，這些控制方案在發(fā)揮數(shù)字控制的優(yōu)勢方面都具有各自特點(diǎn)，但目前實(shí)際應(yīng)用還比較少，大部

22、分處于理論研究階段。本文的主要研究內(nèi)容本課題是在和珠海麟盛科技有限公司合作基礎(chǔ)上，開發(fā)出一套額定輸出功率的光伏并網(wǎng)逆變器。本課題是由團(tuán)隊(duì)合作共同完成的，作者承擔(dān)的主要工作包括：完成項(xiàng)目可行性報(bào)告，確定了并網(wǎng)逆變器的總體設(shè)計(jì)方案；參與系統(tǒng)主電路及控制電路的硬件設(shè)計(jì)與調(diào)試；撰寫系統(tǒng)控制思想及軟件流程，編寫部分控制代碼；負(fù)責(zé)人機(jī)界面模塊的設(shè)計(jì)（基于單片機(jī)），包括硬件和軟件兩部分，同時(shí)負(fù)責(zé)主控制系統(tǒng)和人機(jī)界面模塊的通信設(shè)計(jì)。參與整個(gè)并網(wǎng)系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試。本文的內(nèi)容安排如下：第一章，引言。主要論述了課題開展的背景和意義，簡單介紹了國內(nèi)外光伏并網(wǎng)逆變器的應(yīng)用現(xiàn)狀和技術(shù)現(xiàn)狀，對其輸出電流控制方法進(jìn)行了初步分析

23、，最后給出本文主要研究工作。第二章，詳細(xì)介紹了光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方案及設(shè)計(jì)過程，包括主電路和控制電路，對各個(gè)電路模塊的工作原理進(jìn)行了深入分析。第三章，對太陽電池的控制技術(shù)進(jìn)行了研究，在詳細(xì)分析了電導(dǎo)增量法的基礎(chǔ)上，提出了利用實(shí)現(xiàn)的基于移相全橋電路的控制。第四章，詳細(xì)分析了逆變器輸出級的工作模式和數(shù)學(xué)模型，討論了型濾波器的工作原理及電網(wǎng)電壓對輸出電流的擾動(dòng)作用，提出了基于前饋補(bǔ)償?shù)臄?shù)字控制。第五章，介紹了人機(jī)交互子系統(tǒng)的原理和設(shè)計(jì)過程，包括硬件部分、軟件部分及子系統(tǒng)和控制系統(tǒng)通信模塊的設(shè)計(jì)。第六章，給出了系統(tǒng)部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對本文的研究工作進(jìn)行了總結(jié)和展望。第二章并網(wǎng)逆變器的硬件設(shè)計(jì)結(jié)合國

24、家光伏行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)：家用太陽能光伏電源系統(tǒng)技術(shù)條件和試驗(yàn)方法（）、光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求（）、家用太陽能光伏電源系統(tǒng)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)（中國可再生能源發(fā)展項(xiàng)目辦公室，年），參考國內(nèi)外其他標(biāo)準(zhǔn)及眾多光伏并網(wǎng)逆變器產(chǎn)品，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的光伏并網(wǎng)逆變器主要技術(shù)參數(shù)如表所示。表光伏并網(wǎng)逆變器主要技術(shù)參數(shù)其他保護(hù)功能溫度異常保險(xiǎn)絲熔斷交流過電流、漏電流保護(hù)直流欠電壓直流過電壓直流過電流光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和難點(diǎn)之一，沒有一個(gè)良好而可靠的硬件平臺，任何控制功能都難以實(shí)現(xiàn)。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)硬件方案如圖所示，主要包括主電路（圖中虛線框內(nèi)）、主控單元、信號采樣電路、保護(hù)電路、驅(qū)動(dòng)電

25、路、輔助電源和人機(jī)交互子系統(tǒng)等單元。圖光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)硬件方案系統(tǒng)主電路拓?fù)涔夥⒕W(wǎng)逆變器的主電路跟傳統(tǒng)的逆變器相比，變化并不大，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多種多樣，每種拓?fù)涠加懈髯蕴厣谠O(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)具體情況選擇合適的主電路。由于本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的逆變器功率較大，輸入輸出電壓較高，故主電路拓?fù)洳捎脙杉壥礁哳l隔離并網(wǎng)結(jié)構(gòu)，具體如圖所示。，一心，丁了，丁交流側(cè)濾波器直流側(cè)濾波器市坩。諾卜高頁變一市坩卜圖并網(wǎng)逆變器主電路拓?fù)渲麟娐房煞譃楹蛢杉?。太陽電池輸出電壓?jīng)直流側(cè)濾波后，首先送入前級全橋高頻隔離變換電路。變換器先將直流電壓逆變?yōu)楦哳l方波電壓，然后經(jīng)高頻變壓器隔離傳輸、電壓調(diào)整，在通過不可控全橋整流，變換為后級所需的

26、直流電壓，前級電路在變換時(shí)還必須實(shí)現(xiàn)太陽電池最大功率點(diǎn)跟蹤（）功能，保證將太陽電池發(fā)出的最大功率送入下一環(huán)節(jié)。后級環(huán)節(jié)采用由個(gè)構(gòu)成的橋式工頻逆變電路，通過交流側(cè)濾波器輸出，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。在前級全橋高頻逆變電路中，由于個(gè)管子參數(shù)的不一致，會(huì)導(dǎo)致管子的導(dǎo)通時(shí)間不對稱，更進(jìn)一步導(dǎo)致交流方波電壓中含有直流分量，在變壓器原邊產(chǎn)生很大的直流電流分量，引起變壓器磁路飽和，可能造成變壓器燒毀。因此在一次回路中串聯(lián)了隔直電容，以阻斷直流分量。另外，在前級副邊整流電路中，由于變壓器漏感的影響，在整流管換流時(shí)會(huì)發(fā)生寄生振蕩而產(chǎn)生很高的反向尖峰電壓，因此在整流橋輸出側(cè)采用了緩沖電路，以抑制高頻電壓振蕩?？傮w來看，該電路具

27、有高頻電氣隔離、電路結(jié)構(gòu)簡單、功率單向流動(dòng)等特點(diǎn)，特別適合于太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。關(guān)于主電路的詳細(xì)工作原理和控制策略，將在后續(xù)各章介紹。在確定了主電路拓?fù)浜螅麟娐返脑O(shè)計(jì)就主要包括輸入濾波器、輸出濾波器的設(shè)計(jì)，功率管的選擇，儲能電容的選擇，高頻隔離變壓器的設(shè)計(jì)、及電磁兼容設(shè)計(jì)等。關(guān)于主電路的設(shè)計(jì)和元器件參數(shù)的選擇已經(jīng)有眾多文獻(xiàn)和書籍做過深入的研究，故本文僅給出系統(tǒng)主電路的部分元器件參數(shù)，如表所示。表主電路元器件參數(shù)表組成單元高頻逆變功率管整流二極管工頻逆變功率管高頻變壓器母線電容工頻逆變直流母線電容參數(shù)描述（）（）（）隔離升壓，變比：，個(gè)一組串聯(lián)后組并聯(lián)，個(gè)一組串聯(lián)后組并聯(lián)基于的控制電路設(shè)計(jì)隨著

28、高性能微處理器的出現(xiàn)，很多以往必須用模擬器件來實(shí)現(xiàn)的算法和功能現(xiàn)在都可以通過軟件來實(shí)現(xiàn)，這大大簡化了控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)，降低了硬件成本，并且極大的提高了控制的靈活性和穩(wěn)定性，因此，光伏并網(wǎng)逆變器的控制系統(tǒng)都是基于單片機(jī)或數(shù)字信號處理器（）來實(shí)現(xiàn)的。整個(gè)并網(wǎng)控制系統(tǒng)包括微處理器及其周邊電路、信號檢測及采樣電路、驅(qū)動(dòng)電路、通信接口電路、鍵盤與顯示電路、保護(hù)電路等，本文設(shè)計(jì)的控制電路結(jié)構(gòu)如圖所示。、驅(qū)動(dòng)電路信號采樣電路過零捕獲電路保護(hù)電路￥人機(jī)交互子系統(tǒng)電源及控制電路圖并網(wǎng)逆變器控制電路結(jié)構(gòu)圖微處理器的選擇微處理器是整個(gè)并網(wǎng)控制系統(tǒng)的核心單元，機(jī)型的選擇往往直接影響系統(tǒng)控制功能和控制效果的實(shí)現(xiàn)。并網(wǎng)

29、逆變系統(tǒng)的控制算法復(fù)雜，需要處理的數(shù)據(jù)量龐大，控制精度高，對控制芯片的性能要求尤其高，因此本項(xiàng)目選用德州儀器（）公司的高速數(shù)字信號處理器作為系統(tǒng)主控芯片，它是公司針對電機(jī)控制、變頻調(diào)速、逆變電源等數(shù)字控制系統(tǒng)而專門開發(fā)的高性能位定點(diǎn)。主要有以下特點(diǎn)：運(yùn)算速度快，工作時(shí)鐘頻率最高可達(dá)，指令周期可以達(dá)到以內(nèi)。采用高性能的靜態(tài)技術(shù)，功耗低，核心電壓（工作頻率時(shí)為），口及編程電壓均為。采用哈佛總線結(jié)構(gòu)，具有強(qiáng)大的操作能力、迅速的中斷響應(yīng)和處理以及統(tǒng)一的寄存器編程模式。高性能位，可實(shí)現(xiàn)×位和×位乘法累加操作，以及位的兩個(gè)乘法累加操作，系統(tǒng)還擁有個(gè)位的定時(shí)器。高效的代碼轉(zhuǎn)換功能，支持和

30、匯編語言編程，與，）己系列數(shù)字信號處理器代碼兼容。的程序數(shù)據(jù)尋址空間，片內(nèi)自帶存儲器包括×位的存儲器，×位的只讀存儲器（），位的一次性可編程（）型只讀存儲器，兩塊位的單周期隨機(jī)存儲器（），一塊×位的單周期隨機(jī)存儲器，兩塊×位的單周期隨機(jī)存儲器。外部存儲器接口可實(shí)現(xiàn)多達(dá)的存儲器擴(kuò)展。帶有引導(dǎo)，上電時(shí)，用戶可以選擇從內(nèi)部存儲器引導(dǎo)程序，也可以選擇從外部存儲器引導(dǎo)程序。位保護(hù)密碼，保護(hù)和中的代碼，防止系統(tǒng)程序被盜取。三個(gè)外部中斷，外設(shè)中斷擴(kuò)展模塊（）最多可支持個(gè)外部中斷，每個(gè)中斷都有自己的中斷向量存放在中，而不用在另行分配空間，外部實(shí)際使用中斷為個(gè)。兩個(gè)增強(qiáng)的

31、事件管理器模塊（、），提供了一整套用于運(yùn)動(dòng)控制和電機(jī)控制的功能和特性。每個(gè)事件管理模塊包括兩個(gè)位的通用可編程定時(shí)器（）；個(gè)全比較單元，能夠?qū)崿F(xiàn)三相逆變器控制及對稱、非對稱或空間矢量波形的產(chǎn)生，可編程的死區(qū)控制可防止逆變器上下橋臂的直通短路的情況；個(gè)捕獲單元；正交編碼脈沖（）電路；可屏蔽的功率或驅(qū)動(dòng)保護(hù)中斷，當(dāng)外部引腳出現(xiàn)低電平時(shí)可快速關(guān)閉通道，為系統(tǒng)提供無條件保護(hù)。通道位轉(zhuǎn)換單元，單個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)間為，單路轉(zhuǎn)換時(shí)間為，可選擇由軟件觸發(fā)、兩個(gè)事件管理模塊觸發(fā)或外部信號觸發(fā)，這使得轉(zhuǎn)換的使用非常靈活?？蛇x擇的通信接口眾多，不僅具有串行外圍接口（）和兩個(gè)串行通信接口（），還有增強(qiáng)型的控制器局域網(wǎng)絡(luò)（）、多

32、通道緩沖串行接（），另外還有個(gè)可單獨(dú)編程或復(fù)用的輸輸出引腳（）。由此可見，美國德州儀器公司的數(shù)字信號處理器非常適合于光伏并網(wǎng)逆變器的控制。信號檢測及采樣電路由于外設(shè)自帶有模塊，其位的采樣精度對于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)來說已經(jīng)足夠，因此在設(shè)計(jì)系統(tǒng)采樣電路的時(shí)候，并不需要外擴(kuò)芯片，而只需設(shè)計(jì)好系統(tǒng)的信號檢測及調(diào)理電路即可。在確定了系統(tǒng)的主電路結(jié)構(gòu)過后，就可以確定系統(tǒng)所需檢測及采樣的信號了。本系統(tǒng)所需采樣的電壓、電流信號如表所示。表并網(wǎng)系統(tǒng)信號采樣清單從表中可知，系統(tǒng)所采集的信號多，信號變化范圍大，并且既有交流量，也有直流量。目前對電壓、電流等模擬量的測量方法一般有三種，即電阻采樣法、電壓電流互感器法及霍爾傳

33、感器法。電阻采樣法線路簡單，無延遲，但精度受溫度影響較大；互感器法利用變壓器原理，只能用來檢測交流信號，且有一定的延遲；霍爾傳感器法把電壓電流產(chǎn)生的磁信號轉(zhuǎn)換為電信號，可實(shí)現(xiàn)電氣隔離，測量精度好，并且交直流均可測量，但傳感器價(jià)格高。針對不同的信號，本系統(tǒng)采取了不同的測量方法，在表中也同時(shí)給出了各信號的采樣方式。直流電壓采樣在本系統(tǒng)中需采樣的直流電壓包括光伏組件輸出電壓、直流母線電壓，這兩種電壓的采樣均采用電阻分壓法，具體電路如圖。所需采樣的直流電壓先經(jīng)可變電阻器分壓，所分擔(dān)電壓作為線性光耦的輸入?？梢云鸬诫姎飧綦x的作用，同時(shí)其輸出增益為，可以起到電壓放大的作用。光耦輸出電壓經(jīng)濾波后送入的口。為

34、了防止采樣電壓超出所允許的最大電壓，在采樣電路輸出端接了穩(wěn)壓二極管進(jìn)行箝位。為了保證采樣精度，在將可變電阻器的阻值調(diào)好后，最好將其調(diào)整端固定，以防意外震動(dòng)使阻值發(fā)生偏移。圖直流電壓采樣電路交流信號采樣在本系統(tǒng)中需采樣的交流信號包括交流電網(wǎng)電壓、逆變器并網(wǎng)輸出電流，這兩種信號的采集均采用互感器法。由于輸入信號是有正負(fù)的交流信號，而采樣模塊的輸入信號范圍只能是的正電壓，因此在采樣信號進(jìn)入口前必須進(jìn)行抬升，轉(zhuǎn)換為所能接收的單極性信號。抬升電壓產(chǎn)生電路如圖所示，芯片是公司出品的并聯(lián)電壓基準(zhǔn)源，其陰極輸出腳輸出電壓可穩(wěn)定在，且整個(gè)芯片功耗極低。電壓跟隨器起隔離緩沖、提高電路帶載能力的作用。該電路所產(chǎn)生的

35、抬升電壓為。圖抬升電壓產(chǎn)生電路交流電網(wǎng)電壓的采樣使用型電壓互感器，其額定變比為，輸入電壓范圍為。交流電壓采樣電路如圖所示，電網(wǎng)電壓先經(jīng)電壓互感器降壓，經(jīng)過兩級濾波器濾除高頻雜波后由電壓跟隨器緩沖隔離輸出。電壓跟隨器輸出經(jīng)由運(yùn)放構(gòu)成的反向加法電路后，電壓被抬升至所能接收的單極性信號范圍內(nèi)。為了防止輸入輸出電壓過高，在電壓互感器的二次側(cè)和采樣電路的輸出端都采用穩(wěn)壓二極管進(jìn)行了電壓限幅。該圖的上半部分還被用來作為電網(wǎng)電壓過零捕獲輸入的前一級。圖交流電壓采樣電路交流電流的采樣電路與交流電壓類似，只是將圖中的電壓互感器換成了電流互感器，同時(shí)為了將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，在電流互感器的輸出端需要接合適的采

36、樣電阻。直流電流采樣在本系統(tǒng)中需采樣的直流電流包括光伏組件輸出電流、直流母線電流，對這兩種信號的采樣使用了傳感器法，具體電路見圖。采樣所選的傳感器為霍尼韋爾（）公司的型多量程、小體積電流傳感器。它基于磁補(bǔ)償原理，可測量直流、交流或脈動(dòng)電流，原邊電路之間電氣絕緣。采用不同的初級引腳接法，就可獲得不同的輸入輸出電流比。按照本文中電流傳感器的接法，輸入輸出電流比為：。取樣電阻負(fù)責(zé)將輸出電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。電流霍爾后面的電路與交流電壓采樣電路類似。扣一；一一峪；壘意：一疊爭廣一可孳？圖直流電流采樣電路過零捕獲電路在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，要求并網(wǎng)電流的頻率、相位必須與電網(wǎng)電壓的頻率、相位同步，以保證并

37、網(wǎng)功率因素為，因此必須使用鎖相環(huán)技術(shù)，使主控單元獲取到電網(wǎng)電壓的頻率和相位信息。利用事件管理器模塊的捕獲單元，通過軟硬件的配合，可以很方便實(shí)現(xiàn)上述功能。即在硬件電路中，將電網(wǎng)正弦波電壓信號轉(zhuǎn)換成與其具有相同過零點(diǎn)的同步方波信號，設(shè)置捕獲單元在方波上升沿到來時(shí)發(fā)生捕獲中斷，在捕獲中斷中通過軟件鎖相算法，實(shí)現(xiàn)對逆變器并網(wǎng)電流的控制。正弦波轉(zhuǎn)換為方波的電路如圖所示。圖電網(wǎng)電壓正弦波轉(zhuǎn)換為方波圖中，輸入信號為圖中上半部分的輸出。先經(jīng)前一級運(yùn)放構(gòu)成的反向比例放大電路放大后，在通過構(gòu)成的滯環(huán)比較電路整形成同步方波。方波信號經(jīng)限幅濾波后送入的捕獲引腳。為了驗(yàn)證轉(zhuǎn)換電路的可靠性，使用電路仿真軟件對該電路進(jìn)行了

38、仿真。在仿真時(shí)，用幅值為的交流電壓模擬電網(wǎng)電壓，仿真結(jié)果如圖。圖中，為正弦波，為轉(zhuǎn)換后的方波。仿真結(jié)果表明輸出方波上升沿較正弦波過零點(diǎn)有微小延遲，這主要是由于構(gòu)成的滯環(huán)比較電路造成的，可通過改變電阻的值來改變延遲時(shí)間，另外也可以直接開環(huán)比較，但這樣電路抗干擾能力較差。實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)測得波形與仿真波形完全吻合，表明了該電路設(shè)計(jì)的可行性。、廠么圖正弦波轉(zhuǎn)方波電路仿真波形驅(qū)動(dòng)電路在采用如圖所示的主電路結(jié)構(gòu)后，系統(tǒng)所需的驅(qū)動(dòng)信號共路，其中路提供給前級高頻直流變換電路，另外路提供給后級工頻逆變橋。由于輸出的信號無法直接驅(qū)動(dòng)功率管，所以必須合理設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路。驅(qū)動(dòng)電路是主電路與控制電路的接口電路，其輸出側(cè)連接著

39、高電壓強(qiáng)電流信號，輸入側(cè)為發(fā)出的電平控制信號，因此在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路，選取驅(qū)動(dòng)芯片時(shí)，首先要考慮強(qiáng)電側(cè)和弱電側(cè)的電氣隔離。其次，驅(qū)動(dòng)電路還必須能輸出足夠大的驅(qū)動(dòng)電流，以保證能快速的導(dǎo)通或關(guān)斷開關(guān)管。第三，驅(qū)動(dòng)電路還必須有完善的保護(hù)措施，一旦系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)故障，能快速而準(zhǔn)確的封鎖輸出。目前的電力電子驅(qū)動(dòng)電路，大多是基于專用的驅(qū)動(dòng)芯片來設(shè)計(jì)的，而市面上可供選擇的驅(qū)動(dòng)芯片也很多，每種芯片都有各自的特點(diǎn)。在本系統(tǒng)中選用的驅(qū)動(dòng)芯片為安捷倫科技（）的專用驅(qū)動(dòng)芯片一。是新一代高集成度的智能型驅(qū)動(dòng)芯片，它采用封裝，將驅(qū)動(dòng)常用的一些功能完全集成在一塊芯片上，跟分立器件構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路相比，降低了硬件設(shè)計(jì)的成本、板的面積

40、和電路的復(fù)雜度。的主要特點(diǎn)包括：（）最大驅(qū)動(dòng)輸出電流可達(dá)，可直接驅(qū)動(dòng)大功率的或；（）芯片內(nèi)部采用高速光耦對輸入輸出進(jìn)行電氣隔離，并帶有故障反饋；（）無論是電平還是電平均可作為其輸入控制信號；（）開關(guān)頻率高達(dá)（）；（）內(nèi)部集成有過流保護(hù)，驅(qū)動(dòng)電壓欠壓保護(hù)，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)能對功率管實(shí)現(xiàn)“軟關(guān)斷”；（）驅(qū)動(dòng)電壓范圍寬，之間均可，正常工作溫度范圍為。內(nèi)部功能邏輯圖如圖所示。從圖中可知，內(nèi)部包括輸入控制集成電路，輸出功率電路，兩者通過兩個(gè)隔離。構(gòu)成的正向光耦通道用來傳遞門極控制信號，構(gòu)成的反饋光耦信號通道則用來傳遞故障信號。在正常工作時(shí)，輸入門極控制信號通過隔離的輸出檢測集成電路直接驅(qū)動(dòng)，保持?jǐn)嚅_且輸入模

41、塊的故障鎖存器被禁用。當(dāng)檢測到一個(gè)故障時(shí)，輸出電路立刻啟動(dòng)一個(gè)“軟關(guān)斷過程，將的電流“緩慢降為零，以避免由于過電壓而損壞。同時(shí)，故障狀態(tài)通過回傳給輸入電路，輸入電路的故障鎖存器禁止控制輸入信號并輸出低電平報(bào)警信號通知單片機(jī)。在驅(qū)動(dòng)電壓低于時(shí)，的欠壓保護(hù)功能使輸出信號強(qiáng)制為低，以防止被誤導(dǎo)通。一旦輸出信號變?yōu)楦唠娖?，的過流保護(hù)功能將取代欠壓保護(hù)，為提供實(shí)時(shí)保護(hù)。；糾產(chǎn)知卜隨一廠！奉：一￥土辯臣垃懈一瞬。燧塒溉魄孽黿鼻囊翼孵再，。兩：；曲又；齋埔呻；叫彳；圖內(nèi)部功能邏輯圖【有兩個(gè)輸入控制引腳斛，烈。其中，斛為同相輸入控制引腳，當(dāng)控制信號連接該引腳時(shí)，烈必須接地。烈為反向相輸入控制引腳，當(dāng)信號連接該

42、引腳時(shí)，葉必須接高電平。的驅(qū)動(dòng)輸出信號和故障輸出信號受玳，礬，欠壓保護(hù)信號和故障檢測信號的共同控制，只有當(dāng)姍為高電平，蹦為低電平，和都無效時(shí)，驅(qū)動(dòng)輸出和故障輸出才會(huì)為高電平，其他任何情況下，輸出都為低電平。與等驅(qū)動(dòng)芯片不同，一片芯片只能驅(qū)動(dòng)一個(gè)功率管。典型的同相輸入驅(qū)動(dòng)電路如圖所示，本文中所設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路亦是參考此電路而成。圖同相輸入驅(qū)動(dòng)電路【】在試驗(yàn)和調(diào)試驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，需要注意以下問題：）的保護(hù)功能比較靈敏，它通過腳來監(jiān)測是否發(fā)生過流。因此在調(diào)試時(shí)，主電路未上電的情況下，可將腳直接對地短路，以免腳電平波動(dòng)，而使誤保護(hù)。）在主電路工作時(shí)，只有當(dāng)集射極之間電壓超過時(shí)，的腳才能監(jiān)測到過流，因此在實(shí)際

43、電路中，為了提高保護(hù)的靈敏度和可靠性，可在腳上在串聯(lián)二極管或穩(wěn)壓管。）輸入端的復(fù)位引腳在平時(shí)幾乎不起作用，只有在發(fā)生故障后，即故障腳輸出為低時(shí)，復(fù)位信號才能起作用。因此，為了簡化電路，可以將該腳懸空或直接接信號，一旦發(fā)生故障，系統(tǒng)可自動(dòng)復(fù)位。）的輸出引腳有三態(tài)，即高電平，低電平和高阻態(tài)。無論是同相輸入，還是反相輸入，一定要保證邏輯正確，尤其在輸出為高阻態(tài)時(shí)，要保證輸出為低電平。保護(hù)電路為了保證并網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，在控制系統(tǒng)中必須設(shè)計(jì)保護(hù)電路。保護(hù)電路應(yīng)具備自身保護(hù)和聯(lián)網(wǎng)保護(hù)兩方面的功能，一旦出現(xiàn)故障，能使開關(guān)電路立即停止工作，以保證設(shè)備自身不被損壞。在采用作為電力電子設(shè)備的主控單元后，對系統(tǒng)

44、的保護(hù)就可以采用軟硬結(jié)合的方式。對一些精度要求不太高的故障，如輸入過壓，輸入欠壓，系統(tǒng)過熱等故障可通過軟件保護(hù)，即在系統(tǒng)采樣到上述故障后，通過軟件使主電路停止工作，待故障消除后在自行恢復(fù)。而對于系統(tǒng)過流故障等，由于電力電子器件過流能力較差，所以對系統(tǒng)的保護(hù)必須采取軟硬結(jié)合的方式，即一旦出現(xiàn)故障，硬件電路首先要快速動(dòng)作，封鎖開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號，同時(shí)通知，讓主控單元采取相應(yīng)措施，待故障消除后在通過軟件自恢復(fù)。由于自帶有功率管過流保護(hù)功能，一旦發(fā)現(xiàn)功率管過流，能自動(dòng)封鎖驅(qū)動(dòng)輸出，同時(shí)故障腳也會(huì)輸出低電平通知。另外的故障輸出腳可直接線與，因此，系統(tǒng)保護(hù)電路的設(shè)計(jì)變得非常簡單，只需將的故障輸出腳邏輯與后送入的功率保護(hù)引腳即可。本系統(tǒng)中，引腳與保護(hù)信號分配如表所示。表保護(hù)信號分配表保護(hù)信號高頻逆變功率管過流保護(hù)過熱保護(hù)分配管腳呵，工頻逆變功率管過流保護(hù)輸出過流保護(hù)電源及其他逆變器中還集成了基于的多路隔離輸出的反激式輔助開關(guān)電源，用于提供系統(tǒng)運(yùn)行所必須的直流穩(wěn)壓電源，包括驅(qū)動(dòng)電源、電壓，板，電源，運(yùn)放、傳感器及繼電器所需的電源等。在主控板上還使用了電源監(jiān)測芯片監(jiān)測供電電壓，當(dāng)電源波動(dòng)較大時(shí)能自動(dòng)發(fā)出復(fù)位信號。第三章太陽電池最大功率點(diǎn)跟蹤研究太陽電池的輸出特性具有強(qiáng)烈的非線性，其輸出受太陽輻照度、電池板溫度和負(fù)載的影響。在一定的光照度和溫度下，太陽電池只有一個(gè)確定的最大功率點(diǎn)。為了最大限度的利用太