基于C8051F350光伏并网发电逆变器设计.pdf

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1、基于C8051F350光伏并网发电逆变器设计陈富安．王宝发(河南工业大学电气工程学院，河南郑州450007)伏阵列和电网接口的主要设备，它的性能决定着整个光伏发电系统的性能。由单片机C805lF350产生SPWM一、—一跟踪功能、输入欠压保护功能、输出过流保护功能。结果表明，该设计电路设计简单，软硬件结合，控{Il{【方I的稳定度、可靠性和精确度。关键词：C8051F350逆变器：SPWM中图分类号：FM615文献标识码：A文章编号：1009—9492(2010)12—0088—03l刖臣正弦波，向负载输出功率。系统设计保证并网逆变器输出的正弦电流

2、与电网电压同频同相。太阳能作为绿色能源，具有无污染、无噪音、取之不尽、用之不竭等优点，越来越受到人们的关注。在光伏并4BOOSTDC—AC电路设计网发电系统中．逆变器作为光伏发电系统与电网的接口设逆变器为完成DC—AC变换的装置．通过控制系统中备，它的主电路结构和控制技术决定着整个系统的性能。开关的开通和关断来完成电能的变换。通常，非隔离式目前，并网逆变器的结构拓扑种类众多，所以根据实际的DC／AC单级变换器．一般工作在降压输出状态。应用中，需要和研究的目的．选择适当的并网逆变器主电路拓扑进多在其输出采用T频变压器匝比变换来实现进一步升压。行系统设

3、计，对提高整个光伏并网发电系统的效率和性能与此同时也增大了功率装置的体积和重量。有着重要意义对非隔离式DC／AC单级变换器，文献[1]提出了一2设计任务种新颖的单级升压型逆变器(双BOOST逆变器)。这种电为研究方便，设计一光伏并网发电模拟装置，其结构路可以通过不断变化的占空比D来获得幅度高于直流输入框图如图l所示。用直流稳压电源US和电阻RS模拟光伏电压的正弦波输出。其文献采用了滑模变结构的非线性控制方法，与此不同．采用DC／AC变换中常用的SPWM的电池，Us=60V，R=30n-36n；URI．T为模拟电网电压的正弦参考信号，其峰峰值为2V，

4、频率为45Hz一55Hz；u为调制方法，对电路进行了分析及试验研究，实验结果比较输出电压的反馈信号；负载电阻R。=30f~～36Q。要求系统一理想。具有频率、相位跟踪功能，输入欠压保护和输出过流保护功能。另外要求系统效率高、失真度低。3系统总体方案光伏并网系统主要由DC—AC逆变器组成。在系统中，采用BOOST结构DC—AC逆变器，维持中问电压稳定并且将电能转换成50Hz交流电。设计采用单片机SPWM调制．驱图l并网发电模拟装置框图动功率场效应管．经滤波产生收稿日期：2010—06—05研究与5SPWM程序的设计采样控制理论中的一个重要结论：冲量相

5、等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，效果基本相同。SPWM法就是以该结论为理论基础，用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断，使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等．通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值41。常用的采样法有对称规则采样和不对称规则采样的方法。前者生成的脉冲宽度较窄，使输出的电压较低；后者图2系统硬件框图虽然输出的电压较高．但是南于采样次数增加一倍，对微处理器来说，增大了数据处理量。当载波频率较高时，微双BOOST单级逆变

6、电路的主电路拓扑如图3所示：机运算速度将变慢。因此实际平均对称规则采样法。脉冲它由两个电流双向流动的BOOSTDC／DC变换电路组成，宽度为：左右两个部分的电路是对称的，C，=C2，L】=，J。负载跨t=(1+Msin~otI)／2，(4)接在两个电容之间，通过两边电流的双向流动，从而在负其中：为采样周期；t为采样点时刻；M为载波比。载上实现交流工频电压输出的效果。开关Q1、Q2、Q3和其主要优点就是计算简单，便于在线实时运算。O4均为由MOSFET和二极管组成的能量可以双向流动的为提高响应时间，选用高速、宽电压、低功耗单片机可控开关。C8051F

7、350，速度比普通8051单片机怏，还有可编程计数图3将主电路左右分锯为两个BO0sT升压电路，两器阵列(PCA0)提供增强的定时器功能，与标准8051的个升压电路的和变换规律一致但相位相差180。，因计数器／定时器相比。它需要较少的CPU干预。对PCA的此．二者共同作用于负载R上时则能产生工频交流电压。配置和控制是通过系统控制器的特殊功能寄存器来实现的对于BOOSTDC／DC变换器来讲，在电流连续的工作16位PWM。状态下，平均电压间关系可以表示为：占空此=(5)：(1)D由(4)式和(5)结合编出相应的程序，减少了软件其中，D为占空比[2]。开

8、发的周期。两者相位差为180。．则BOOST逆变器的输电压为：6频率与相位跟踪V。=V：=一(2)ttREF为模拟电网电压