光伏发电系统三相逆变器设计.docx

山东大学继续教育学院毕业论文（设计）题 目 光伏发电系统三相逆变器设计姓 名 学 号年 级专 业学习中心 指导教师 填表日期山东大学继续教育学院制第一章绪论 -1 -1.1太阳能及其光伏产业 -1 -1.2太阳能光伏发电的发展史 -1 -1.3光伏发电并网逆变器研究的意义 -2 -第二章 逆变器硬件电路的设计 -3 -2. 1直流侧欠电压检测电路 -3 -2. 2直流侧过电压检测电路 - 4-2. 3直流侧过电压检测电路 -5 -第三章 系统软件设计 -6 -3.1软件设计的目的 -6 -3.2基于AT89C51的系统软件设计 -6 -3.3系统的主程序流程图 -6 -3.4市电检测和光伏发电系统投切程序设计 -8 -3.5逆变电路控制程序设计 -9 -3.6中断与键盘子程序的设计 - 11 -4结论 -13 -5参考文献 -13 -光伏发电系统三相逆变器设计摘要恶化的环境和世界传统能源的枯竭，促进了新能源的研究和发展太阳能资源具有可 持续发展的特点受到了很多国家的重视，为了发挥太阳能的作用，刺激太阳能产业的发展, 许多国家出台了新能源法其中，太阳能发电有深刻的理论意义和现实意义，仅在过去五 年，数千兆瓦的太阳能并网电站得以安装。

光伏并网逆变器、光伏阵列和太阳能电池是整 个光伏并网发电系统的核心本文根据光伏发电阵列和逆变器结构特点，提出了依赖于DC-DC与DC-AC两级并网 逆变器结构由于DC-DC和DC-AC电路的相互具有独立的特性，分别分析了 DC-DC和 DC-AC,其中，重点分析的是DC-AC的工作原理本文的重点是对并网逆变控制器进行 设计，包括有逆变器的驱动电路设计、逆变器驱动电路的软件编程以及并网过程中直流侧 欠电压、直流侧过电压、交流侧电流等硬件电路的设计此外，该设计对主电路元件的参 数的选择、系统的最大功率跟踪方法进行了详细的分析关键词：光伏并网；逆变器；太阳能；最大功率点跟踪PV grid power inverter controller designAbstractDeteriorating world environment and traditional energy depletion, prompted the development of new energy and development.Sustainable development of solar energy resources by the national attention, countries have introduced new energy law play a role in fueling the development of solar energy.Among them, grid-connected PV has profound theoretical and practical significance, in the past five years alone, the photovoltaic power station installed total has reached thousands of MW. Connected PV array and grid photovoltaic grid-connected inverter is the key to the entire grid-connected PV system.Based on the inverter structure and array of photovoltaic power generation characteristics, based on the structure of the DC-DC and DC-AC two grid inverter.Based on the relative independence of the DC-DC and DC-AC circuits, respectively, on the DC-DC and DC-AC analysis, the focus of the working principle of the DC-AC.The grid inverter controller design is the focus of this article, DC inverter driver circuit design, software programming of the inverter driver circuit and grid side under voltage DC side voltage AC side current hardware circuit design.The selection of the main circuit component parameters, the system's maximum power point tracking method to do a detailed analysis.Keyword Photovoltaic grid； Inverter； Solar； Maximum Power Point Tracking-4-第一章 绪论1.1太阳能及其光伏产业太阳能的能量是来自于太阳内部连续不断的核聚变。

在地球表面上太阳光的辐射强度 为1367kmM我们生活的这个地球的赤道周长为40000km,所以我们大概可以计算出，地 球可以获得173000TW的能量人类维持生存需要这些能量太阳这个能源是久远的、巨 大的、无穷无尽的地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能以及部分潮汐能都来源于 太阳；即使在地球上存在的化石原料，从本质上来说也是由远古时候的能量转化而来的， 所以从广义来说，太阳能的定义范围比较广，太阳能从狭义的定义来说是指太阳辐射的光 热、光电跟光化学之间的转换太阳能的一种重要利用形式就是太阳能光伏发电，我们利用太阳电池把能量从光能变 为电能，伴随着现代科技的进步，光伏发电在我国以致于全世界内有很大的发展前途太 阳能电池工作的原理是利用半导体具有的光伏效应，就是在太阳光的照射下会产生光电压 的现象1954年美国的贝尔实验室首先发明出了以PN结为基本结构具有使用价值的晶体 硅太阳电池，从此以后太用电池在太空领域技术中就得到了应用，现在在地面也逐渐得到 推广应用1.2太阳能光伏发电的发展史太阳光伏发电的发展史如表（1-1）所示它的历史还要从1800年前说起，伯克莱氏发 现对某种半导体在阳光的照射下，会改变其伏安特性。

最后光伏效应被发现，并用这种半 导体做成了太阳能电池其后在此方面又有更突出的发现年份成就1800光伏效应的发现1876研究硒的光伏效应1904对铜和氧化铜光敏感性的研究1940研究PN结的理论1954发明了单晶硅太阳能电池1955发明CdS太阳能电池1956发明GaAs太阳能电池1958太阳能电池应用在先驱者1号通信卫星上1972美国制定新能源开发计划1974日本制定太阳能发电发展的“阳光计划”1976发明了非晶硅太阳能电池1984美国建成了 7MW太阳能发电站1985日本建成了 1MW太阳能发电站1991制定再生新能源发电与公共电力网并网法规（德国）1992制定逆潮流供电与公共网并网法规（日本）1994住宅用太阳光发电系统技术规程（日本）2003RPS法（新能源法案）（日本）1.3光伏发电并网逆变器研究的意义对光伏并网发电系统的研究与探索是非常有意义的，不仅在技术上可以更上一个台 阶，在工程上取得经验，而且另外还能确定它在经济方面是可行的光伏发电要是想进军 到建筑市场和电力市场，那就必须发展并网光伏发电，光伏发电应用的规模只有达到了电 力的规模，才能对能源的紧张和环境污染的抑制起到理想的作用。

要想研究光伏并网发电 系统，其重点应该落在并网发电的经济政策研究和具有商业化前景的实用技术和工业部件 上大力推广光伏并网发电不仅减少环境的污染和节约了能源，对壮大光伏工业还有一定 的促进作用，可以实现能源的可持续发展，同时也创造了很多就业的岗位要想将并网光伏发电实现，关键的技术就是设计并网光伏逆变器目前，独立光伏电 站使用的逆变器应用比较广，技术也相对成熟但是比较落后的技术出现在并网逆变器这 里，要想从国外进口并网逆变器，它的价格却很高昂，所以在国内推广不是很现实为了 能够自主研发生产，国内有相关的企业和部分高校开始开展合作，共同研究光伏发电技术, 但是还没有产业化的实现，几乎都是示范系统为更好将网光伏发电系统大众化，自主研 发并网逆变器就具有丰富的现实意义第二章 逆变器硬件电路的设计逆变器硬件电路的设计主要介绍直流侧欠电压、过电压检测电路，交流侧的过电流检测电路2.1直流侧欠电压检测电路直流侧欠电压检测电路如上图3-1所示，当太阳能电池板工作在正常状态时，输出的电压大约为96V,由分压电阻R10和R11分压，此时比较器的七大约是2.4V, 近似为 1.8V,比较器的输出电压为12V,光耦合器S会导通，发光二极管Z2由于承受了正向电 压会发光，输出％为0;当太阳能电池板工作在欠压时，U,会小于1.8V,比较器会输出0, 光耦合器“2不会导通会使灯息灭，输出％为1。

2.2直流侧过电压检测电路直流侧过电压检测电路如下图（3-2）所示，将Boost电路里电容C的两侧电压采集， 通过电阻输入到比较器的负端直流侧的电压值大约是240V,分到2管脚上的电压大概是 2.5V, +5V的电压施加在氏&的电阻上，通过氏4,心分压，落在1管脚上大约3.0V,在设 计电路时使得＞U2,这样就使3管脚稳定在+12V,乙承受了正压而发光，输出％为0当直流侧的电压过高时，2管脚的电压也会相应的升到比3.0V还有高，此时比较器3 管脚输出为0V, I）会导通，导致发光二极管％关断从而不发光，输出4当直流侧的电压降至临界电压时，虽然2管脚的电压可下降到3.0V,但是因为1管脚己 从3.0V降低到了 2.5V,所以3管脚仍是0V,因此只有当直流侧的电压继续降到某一定值 的时候，2管脚才降到低于2.5V, 3管脚才能上升至12V这时Doo会截止，1管脚将会上 升至3.0V,从而准备进行下次的过电压检测2.3直流侧过电压检测电路图3-3交流侧过电流检测电路如上图3-3是交流侧过电流检测电路工作在正常的状态下，比较器的1管脚的电位 比2管脚电位低，3管脚的输出0V,光耦合器以不会导通，发光二极管Z3将会截止，A 相输出高电平“1”；负载电流过大时，1管脚的电位会上升，当电压比2管脚高时，3管 脚的输出为+12V,光耦合器％导通，使得发光二极管Z6发光，这时A相输出低电平“0”。

虽负载是三相的，但是由于对称性，我们只用对其中的两相电流进行检测，另一相电 流就可以算出为了增加单片机的管脚利用率，在检测电路内加上一个与门，检测到A和 C相的电流都工作正常时才输出Zb为1，要是存在任一相的负载过流，电路中的灯就会亮 且％为输出的即为"0"第三章系统软件设计3.1软件设计的目的要是在光伏发电系统中写入了有关计算机辅助设计，一方面大大缩短了设计系统所用 的时间，将系统设计的效率提高，另外一方面能保证写出的方案拥实用性较好，而且可以 最大程度的利用各种资源3.2基于AT89C51的系统软件设计对。