太阳能充电控制器及逆变器设计
第3章太阳能光伏控制器和逆变器2
• 图中E为输入的直流电压， R为逆变器的纯电阻性负载。 当开关S1、S3接通时，电 流流过S1、R、S3，负载R 上的电压极性是左正右负； • 当开关S1、S3断开，S2、 S4接通时，电流流过S2、R 和S4，负载上的电压极性 相反。若两组开关S1、S3 和S2、S4以某一频率交替 切换工作时，负载R上便可 得到这一频率的交变电压。
• 电力系统高压架空线路一般采用三相三线 制，三条线路分别代表a，b，c三相，我 们在野外看到的输电线路，三根线可能水 平排列，也可能是三角形排列的 • 火线与零线之间称为单相电，火线与火线 之间称为三相电。
逆变器的分类
• 按照逆变器输出功率大小的不同，可分为小功率 逆变器(<5kW)、中功率逆变器(5～50kW)、大功 率逆变器(>50kW)； • 按照逆变器隔离（转换）方式的不同，可分为带 工频隔离变压器方式、带高频隔离变压器方式、 不带隔离变压器方式。 • 按照逆变器输出能量的去向不同，可分为有源逆 变器和无源逆变器。 对太阳能光伏发电系统来说，在并网型光伏 发电系统中需要有源逆变器，而在离网独立型光 伏发电系统中需要无源逆变器。（连接电网的是 有源逆变，连接负载的是无源逆变） • 在太阳能光伏发电系统中还可将逆变器分为离网 型逆变器（应用在独立型光伏系统中的逆变器） 和并网型逆变器。
(1)推挽式逆变电路
• 该电路由两只共负极连接的功率开关管和一个初 级带有中心抽头的升压变压器组成。 • 升压变压器的中心抽头接直流电源正极，两只功 率开关管在控制电路的作用下交替工作，输出方 波或三角波的交流电力。
• 由于功率开关管的共负极连接，使得该电 路的驱动和控制电路可以比较简单，另外 由于变压器具有一定的漏感，可限制短路 电流，因而提高了电路的可靠性。 • 该电路的缺点是变压器效率低，带感性负 载的能力较差，不适合直流电压过高的场 合。
AN1444 - 并网太阳能微型逆变器参考设计
© 2012 Microchip Technology Inc.DS01444A_CN 第 1页AN1444作者：Alex Dumais 和Sabarish Kalyanaraman Microchip Technology Inc.简介风力发电系统和光伏（PV ）发电系统等可再生资源使用方便且前景广阔，在过去几年获得了大量关注。
太阳能系统具有很多优势，例如：•清洁的可再生能源，可替代煤、石油和核能产生的能量•可降低/消除用电费用•用于制造PV 电池板的硅是地球上含量第二多的元素•能够为边远地点提供电能随着晶体电池板制造能力的增强，总体制造成本随之降低，PV 电池板的效率也得以提高，因此近来对太阳能系统的需求不断增长。
使太阳能需求增长的其他原 因包括：PV 技术经过验证且可靠，PV 模块具有30年以上的保修期，以及政府的鼓励措施。
太阳能逆变器系统有两个主要要求：从PV 电池板收集可用能量，以及将与电网电压同相的正弦电流注入电网。
为了从PV 电池板收集能量，需要使用最大功率点追踪（Maximum Power Point Tracking ，MPPT ）算法。
该算法决定了在任何给定时间可从PV 模块获取的最大功率。
与电网接口要求太阳能逆变器系统符合公共事业公司指定的特定标准。
这些标准（如EN61000-3-2、IEEE1547和美国国家电气规范（NEC ）690）涉及电源质量、安全、接地和孤岛情况检测。
太阳能电池的特性要开始开发太阳能微型逆变器系统，了解太阳能电池的不同特性非常重要。
PV 电池是半导体器件，其电气特性与二极管相似。
但是，PV 电池是电力来源，当其受到光（如太阳光）照射时会成为电流源。
目前最常见的技术是单晶硅模块和多晶硅模块。
PV 电池的模型如图1所示。
Rp 和Rs 为寄生电阻，在理想情况下分别为无穷大和零。
图1：PV 电池的简化模型RpRsVoIoPV 电池的表现会因其尺寸或与其连接的负载的类型，以及太阳光的强度（照度）而有所不同。
太阳能充电方案
太阳能充电方案1. 引言随着移动设备的普及和依赖程度的增加，充电成为了我们生活中的一个重要问题。
然而，在户外或者没有电力供应的地方，充电变得困难。
太阳能充电方案应运而生，通过利用太阳能来为移动设备进行充电，解决了充电困难的问题。
本文将介绍太阳能充电方案的原理和应用。
2. 太阳能充电方案的原理太阳能充电方案的基本原理是通过太阳能电池板将太阳能转化为电能，然后使用电能为移动设备提供充电。
以下是太阳能充电方案的工作原理：1.太阳能电池板：太阳能电池板由多个太阳能电池组成，这些太阳能电池可以将太阳能转化为直流电能。
2.充电控制器：充电控制器用于监测太阳能充电系统的状态，并根据需要调整充电电流和电压，以保证移动设备的安全充电。
3.电池组：电池组用于存储太阳能转化的电能，以供移动设备在没有太阳能供应的情况下继续使用。
4.逆变器：逆变器将存储在电池组中的直流电能转换为交流电能，以供移动设备充电。
3. 太阳能充电方案的应用太阳能充电方案的应用非常广泛，可以在以下场景中发挥作用：3.1. 户外活动在徒步旅行、露营或者远足等户外活动中，往往难以找到电源来为移动设备充电。
太阳能充电方案则可以利用阳光为移动设备充电，解决了充电困难的问题，提供了便利。
3.2. 灾难救援在灾难救援的情况下，往往电力供应中断或者没有电力供应。
太阳能充电方案可以为救援人员提供电力支持，帮助他们进行灾后救援工作，提高工作效率。
3.3. 农村地区在农村地区，往往电力供应不稳定或者没有电力供应。
太阳能充电方案可以为农村地区的居民提供电力支持，方便他们的生活和工作。
3.4. 行业应用太阳能充电方案也可以在一些特定的行业中得到应用，例如船舶、航空和航天等领域。
在这些领域中，太阳能充电方案可以为电力供应提供可靠性和灵活性。
4. 太阳能充电方案的优势太阳能充电方案相比传统的充电方式具有以下优势：•环保：太阳能充电方案利用太阳能作为能源，不会产生污染物，对环境友好。
光伏发电并网逆变器设计及其控制实现
光伏发电并网逆变器设计及其控制实现光伏发电并网逆变器是一种将光伏电池组发出的直流电能转换为交流电能并与电网连接的装置。
它在光伏发电系统中起着重要的作用，能够将光伏电池组产生的直流电能转化为交流电能供电网使用，从而实现将太阳能转化为电能的目的。
本文将对光伏发电并网逆变器的设计原理及其控制实现进行详细介绍。
光伏发电并网逆变器的设计原理是将光伏电池组发出的直流电能经过逆变器的转换，变为符合电网要求的交流电能。
其主要功能包括功率调节、电网电压频率跟踪以及电网短路保护等。
在设计过程中，需要考虑逆变器的效率、可靠性以及控制精度等因素。
光伏发电并网逆变器的组成主要包括直流侧和交流侧两个部分。
直流侧主要由光伏电池组、直流输入滤波电路和直流侧逆变器构成。
交流侧主要由交流输出滤波电路、逆变桥和输出变压器构成。
在设计中，需要对每个部分进行设计和参数选择，以保证逆变器的正常运行。
光伏发电并网逆变器的控制实现主要包括两个方面：MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)控制和电网逆变控制。
MPPT控制是为了保证光伏电池组能够始终工作在最大功率点上，通过调整光伏电池组的工作电压和电流，以获得最大功率输出。
电网逆变控制是为了保证逆变器能够将直流电能转换为符合电网要求的交流电能，包括电压和频率的跟踪控制。
在MPPT控制方面，一般采用模拟控制和数字控制相结合的方式。
模拟控制主要通过比较光伏电池组输出电压和电流与最大功率点的关系，通过调整控制信号来实现。
数字控制是采用数字信号处理器（DSP）等处理器实现的，能够实时采集光伏电池组的输出电压和电流，并进行计算和调整。
在电网逆变控制方面，主要包括电网电压跟踪和频率控制两个方面。
电网电压跟踪是通过测量电网电压和逆变器输出电压的差值，并通过调整逆变器的控制信号来实现电网电压的稳定。
频率控制是通过测量电网频率和逆变器输出频率的差值，并通过调整逆变器的控制信号来实现电网频率的跟踪。
太阳能供电方案
太阳能供电方案太阳能供电系统由太阳电池组件构成的太阳电池方阵、太阳能充电控制装置、逆变器、蓄电池组构成。
太阳电池方阵在晴朗的白天把太阳光能转换为电能，给负载供电的同时，也给蓄电池组充电；在无光照时，由蓄电池给负载供电。
太阳电池是一种半导体器件（或称物理电池），它能够直接阳的光能转换为电能。
由于它工作时无需水、油、汽、燃料，只要有光就能发电的特点，堪称当代清洁、无污染的可再生能源，而且安装维护简单，使用寿命长，可以实现无人值守，倍受人们的青睐，是新能源的姣姣者。
近年来，太阳能的应用在全球越来越广泛，客户遍及电信、联通、移动、电力、石油、铁道、教育等行业，太阳能电源系统正逐步取代一些传统的电源设备，太阳能供电系统及高频开关电源系统、工业监控网络系统、应急通信系统、电力线通信（PLC）中低压传输系统等，得到越来越普遍的应用。
太阳能供电系统基本构成太阳能电池组件■太阳能电池组件的表面采用美国AFG公司的高透光性绒面的钢化玻璃及耐老化的杜邦公司TPT复合材料等，由进口层压机层压而成。
气密性、耐候性好，抗腐蚀、机械强度好。
■太阳电池为单晶硅太阳电池，太阳电池转换效率高（13%~16%）。
而且太阳电池组件一次性性能佳。
■太阳电池在制造时，先进行化学处理，表面做成了一个象金字塔一样的绒面，能减少反射，更好地吸收光能。
■采用双栅线，使组件的封装的可靠性更高（提高一倍）。
■太阳电池组件抗冲击性能佳，符合IEC国际标准。
■太阳电池组件层之间采用双层EV A材料以及TPT复合材料，组件气密性好，抗潮，抗紫外线好，不容易老化。
■ABS塑料接线盒，耐老化防水防潮性能好。
■带有旁路二极管能减少局部阴影而引起的损害。
充放电控制器■智能控制器能控制多路太阳电池方阵对蓄电池组的充电，并实现蓄电池给负载供电。
■采用先进的阶梯式逐级限流充电方法，依据蓄电池组端电压的变化趋势自动控制多路太阳电池方阵的依次接通或切离，既可充分利用宝贵的太阳电池资源，又可保证蓄电池组安全而可靠的工作。
分布式光伏发电系统的并网型逆变器设计与控制
分布式光伏发电系统的并网型逆变器设计与控制摘要：随着可再生能源的快速发展，分布式光伏发电系统成为了一个受到广泛关注的领域。
在分布式光伏发电系统中，逆变器的设计与控制是关键的环节之一。
本文将介绍分布式光伏发电系统的基本原理，然后重点讨论并网型逆变器的设计与控制方法。
同时，将探讨当前存在的一些问题，并提出可能的解决方案。
1. 引言分布式光伏发电系统是一种将太阳能转化为电能的系统。
该系统将太阳能电池板转化的直流电能通过逆变器转化为交流电能，并输入到电网中。
逆变器是实现这一转换的核心设备之一。
并网型逆变器允许光伏发电系统与电网之间的双向电能流动。
当光伏发电系统产生的电能超过负载需求时，多余的电能将被输送到电网中，从而实现电能的共享与利用。
然而，为了确保安全稳定地将电能输送到电网中，逆变器的设计与控制变得尤为重要。
2. 分布式光伏发电系统的基本原理分布式光伏发电系统主要由太阳能电池板、逆变器、电网和负载组成。
太阳能电池板将太阳能转化为直流电能，逆变器将直流电能转化为交流电能，然后输入到电网中，最后供给负载使用。
光伏发电系统的工作过程如下：1) 太阳能电池板将太阳光转化为直流电能。
2) 逆变器将直流电能转化为交流电能。
3) 交流电能通过变压器升压之后，输入到电网中。
4) 电网将电能供给给负载使用。
3. 并网型逆变器的设计由于并网型逆变器需要将直流电能转化为交流电能并输入到电网中，因此其设计需要满足以下要求：1) 高效性：逆变器的转换效率应尽可能高，以最大程度地减少能源损耗。
2) 可靠性：逆变器需要具备稳定、可靠的运行能力，以确保电能的安全输送。
3) 控制性能：逆变器需要具备灵活、精确的控制能力，以应对电能输出的要求。
4. 并网型逆变器的控制并网型逆变器的控制包括全局控制和局部控制两个方面。
全局控制主要是通过监测电网的运行状态和负载需求来控制逆变器的电能输出，以实现对电网功率的调节。
局部控制主要是通过反馈控制回路来调整逆变器的输出特性，以保持稳定的输出电压和频率。
太阳能光伏并网逆变器的设计原理框图
太阳能光伏并网逆变器的设计原理框图————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：太阳能光伏并网逆变器的设计原理框图随着生态环境的日益恶化，人们逐渐认识到必须走可持续发展的道路，太阳能必须完成从补充能源向替代能源的过渡。
光伏并网是太阳能利用的发展趋势，光伏发电系统将主要用于调峰电站和屋顶光伏系统。
在光伏并网系统中,并网逆变器是核心部分.目前并网型系统的研究主要集中于DC—DC和DC-AC两级能量变换的结构。
DC—DC 变换环节调整光伏阵列的工作点使其跟踪最大功率点；DC—AC逆变环节主要使输出电流与电网电压同相位，同时获得单位功率因数。
其中DC—AC是系统的关键设计.太阳能光伏并网系统结构图如图1所示.本系统采用两级式设计，前级为升压斩波器，后级为全桥式逆变器.前级用于最大功率追踪，后级实现对并网电流的控制。
控制都是由DSP芯片TMS320F2812协调完成。
图1 光伏并网系统结构图逆变器的设计太阳能并网逆变器是并网发电系统的核心部分，其主要功能是将太阳能电池板发出的直流电逆变成单相交流电,并送入电网。
同时实现对中间电压的稳定，便于前级升压斩波器对最大功率点的跟踪。
并且具有完善的并网保护功能，保证系统能够安全可靠地运行。
图2是并网逆变器的原理图。
图2 逆变器原理框图控制系统以TI公司的TMS320F2812为核心，可以实现反馈信号的处理和A/D转换、DC/DC变换器和PWM逆变器控制脉冲的产生、系统运行状态的监视和控制、故障保护和存储、485通讯等功能。
实际电路中的中间电压VDC、网压、并网电流和太阳能电池的电压电流信号采样后送至F2812控制板。
控制板主要包括：CPU及其外围电路，信号检测及调理电路，驱动电路及保护电路.其中信号检测及调理单元主要完成强弱电隔离、电平转换和信号放大及滤波等功能，以满足DSP控制系统对各路信号电平范围和信号质量的要求。
microchip 并网太阳能微型逆变器参考设计
50W G = 300 Wm2 电压 10 20 32010 Microchip Technology Inc.
DS01338A_CN 第 5 页
AN1338
太阳能系统的演变
PV 电池已在许多应用中被用来产生电力。本部分将会 简要讨论其中部分应用。 小木屋系统 —— 采用简易的 12V 直流系统为独立式木 屋提供照明。低瓦数（<100W）太阳能电池板直接与电 池相连。电池连接到照明灯和其他 12V 直流电器，如图 5 中所示。充入未经稳压的电流会导致电池寿命缩短。 可用的电器受限于 12V 直流电源， 因为导线电阻使得最 大功率只有几百瓦特。此系统不会接入交流电线路，因 而被称为 “ 离网 ” 应用。 乡村家用系统 —— 将提供 24-96V 的较大电池板连接到 逆变器以产生 120/240 VAC，用以为标准照明和电器供 电，如图 6 中所示。使用稳压式充电模块可改善电池寿 命。此较高的直流电压支持中等功率水平。此系统不会 接入交流供电线路，因而被称为 “ 离网 ” 应用。
电流 G = 1000 Wm2
最大功率点
6 4
60ºC 2
10ºC
电压 10 20 30 40 50
电流－电压与温度曲线 （36 个电池串列）
最大功率点 （MPP）
太阳能电池可在较宽的电压 （V）和电流 （I）范围内工 作。通过将受照射电池上的电阻性负载从零 （短路）持 续增加到很高的值 （开路） ，可确定 MPP （即 V x I 达 到最大值的点）；也就是说，在此照射强度下，负载可 从电池获取最大功率。 （短路和开路极端情况下的输出 功率均为零） 。 高品质的单晶硅太阳能电池在其温度为 25°C 时可产生 0.60V 的开路电压 （VOC）。在光照充分的情况下，电 池温度可能会接近 45°C （即使气温为 25°C） ，这样会 使每个电池的开路电压降低到 0.55V。此类电池的电压 。 会适度地降低，直至接近短路电流 （ISC）
基于PI控制的三相光伏并网逆变器电流控制器设计
基于PI控制的三相光伏并网逆变器电流控制器设计一、本文概述随着全球对可再生能源的需求不断增长，光伏技术作为清洁、可持续的能源形式之一，已在全球范围内得到广泛应用。
三相光伏并网逆变器作为光伏系统的核心设备，其性能直接影响到光伏系统的发电效率和电能质量。
电流控制器作为三相光伏并网逆变器的重要组成部分，对于实现光伏系统的高效、稳定运行具有关键作用。
因此，研究并设计高效的三相光伏并网逆变器电流控制器具有重要意义。
本文旨在探讨基于PI控制的三相光伏并网逆变器电流控制器的设计。
PI控制作为一种常用的线性控制方法，具有结构简单、稳定性好、调节速度快等优点，在电力电子领域得到了广泛应用。
本文将首先介绍三相光伏并网逆变器的基本原理和结构，然后详细阐述基于PI控制的电流控制器设计过程，包括控制策略的选择、控制器的参数设计以及稳定性分析等。
通过实验验证所设计的电流控制器的有效性，并对其性能进行评估。
通过本文的研究，旨在提供一种基于PI控制的三相光伏并网逆变器电流控制器的设计方法，为光伏系统的优化和升级提供理论支持和技术指导。
本文的研究成果也有助于推动光伏技术的进一步发展，为实现全球能源结构的绿色转型做出贡献。
二、光伏并网逆变器基本原理光伏并网逆变器是太阳能光伏发电系统中的关键设备，其作用是将光伏电池板产生的直流电能转换为交流电能，并与公共电网同步连接，实现电能的并网供电。
光伏并网逆变器的基本原理可以分为以下几个步骤。
光伏电池板的工作原理：光伏电池板利用光电效应，将太阳光能直接转换为直流电能。
当太阳光照射到光伏电池板表面时，光子与电池板中的半导体材料相互作用，导致电子从原子中逸出，形成光生电流。
直流-直流（DC-DC）变换器：由于光伏电池板输出的直流电压随着光照条件和温度的变化而变化，因此需要通过DC-DC变换器将其转换为稳定的直流电压。
常见的DC-DC变换器有升压型（Boost）、降压型（Buck）和升降压型（Buck-Boost）等。
光伏发电逆变器 毕业设计 论文
摘要随着太阳能光伏发电产业在我国的推广和普及，国内对并网逆变器的需求必将越来越大，仅仅依靠进口已很难解决日益增长的巨大需要。
因此，研制完全实用化、工程化的太阳能光伏并网逆变器成为该领域急需解决的问题，存在着广阔的市场前景。
在此背景下，本文对正弦波并网逆变器的软硬件系统设计、控制算法研究和系统仿真等方面进行了深入探索。
首先介绍了国内外光伏发电产业的现状和广阔的前景，详细分析了并网逆变电路的拓扑结构和工作原理，讨论了全桥逆变电路直流侧和交流侧滤波器的设计思路，并推导出逆变电路关键参数的计算公式。
其次分析了单相电压控制和单相电流控制的不足，采用了基于DSP软件算法的电流电压双闭环控制技术。
比较几种常用的光伏电池最大功率点跟踪方法，采用能够快速、准确跟踪光伏电池最大输出功率点的电导增量法来实现最大功率点的跟踪。
为了使并网电流和电网电压同频、同相，需要使用锁相环技术。
本文详细分析了软件锁相环的原理，并结合实际系统设计方案和绘制软件流程图。
本文对孤岛效应的含义及相关标准进行了说明，分析了产生孤岛效应的原因和危害，证明了添加反孤岛保护的必要性，并分别对孤岛效应的主动和被动检测法进行了比较，用MATLAB仿真工具对本文所采用的主动频率偏移法进行了仿真验证。
最后，根据系统总体设计要求，对并网逆变器控制电路、驱动电路和保护电路进行了详细的设计，并制作了基于DSP控制的3kW光伏并网逆变器样机。
通过实验表明，所采用的控制策略和设计的硬件电路能够满足设计要求，统可安全、稳定运行。
关键词光伏逆变器:DSP 最大功率点跟踪软件锁相环孤岛效应AbstractWith the promotion and popularization of solar photovoltaic，there will be a greater demand for grid-connected inverters in our country．The increasing demand for grid-connected inverters has become a problem which can not be solved only by means ofimport．An urgent problem to be solved is that the study and design of the photovoltaic grid-connectedinverters must be fully practical in use and in manufacture，and therefore there are desirable market prospects of the above-mentioned products．In this paper,the grid-connected inverter is explored in the hardware design，control algorithm research，simulation and so on．First of all，the present situation and broad prospect of photovoltaic industry at homeand abroad are introduced．The topology and working principle of grid-connected inverter circuit are analyzed in detail．And the design ideas and processes of the filters on both DC and AC sides are discussed；moreover,the formulas of the key parameters of the maincircuit are derived．Next，the current and voltage dual closed-loop control based on software algorithms of DSP is chosen by analyzing the deficiencies of voltage control and current contro1．The arithmetic of incremental conductance of MPPT of grid-connected system realizes the tracking of MPPT by comparing with several methods of MPPT of grid-connected system．APLL(Phase Locked Loop)is needed in order to keep the same frequency and phasesynchronous to the grid．In this paper, the SPLL(soft PLL)principle is analyzed in detail，the design scheme and software flow charts are given based on practical system．Then，the meanings and the criteria of the anti-islanding are explained and the causes and disadvantages of anti-islanding are analyzed．And it tries to prove the necessity to add protection of anti—islanding in this paper．The active and passive detecting methods of anti—islanding are analyzed；moreover, the anti-islanding of active frequency drift method is simulated and confirmed by MATLAB．Finally, according to the requirement of system design，the grid-connected invertercontrol circuit，drive circuit and protection circuit are designed in great detail and a sample of 3kW grid-connected photovoltaic generator based on DSP is designed and made．Test results show that the control strategy and the designed circuit can satisfy the design requests and the system can work safely and stably．Key words photovoltaic inverter；DSP maximum power point tracking soft PLL anti—islanding目录摘要 (I)Abstract (II)绪论 (1)1 光伏发电系统简介 ................................................................................ 错误!未定义书签。
浅谈太阳能光伏系统中的逆变器DC／AC设计理念
浅谈太阳能光伏系统中的逆变器DC／AC设计理念太阳能光伏发电系统中核心技术是光伏逆变器，其性能很大程度上决定了整个光伏发电系统的性能和效率。
本文着重介绍了太阳能光伏系统中逆变器的软、硬件设计方法，单片机通过对线路电压和电流的实时采样来控制相应的执行机构，实现对电压的控制。
本次设计主要针对以AT89C2051小型单片机为核心的太阳能逆变控制器。
利用AT89C2051小型单片机的内部资源，通过离线消谐PWM控制，有效降低逆变器输出电压的消谐，从而获得比较满意的正弦波电压输出。
设计的小型太阳能发电系统一般独立提供交流给小型负载或照明设备使用，逆变电源将产生电压为220V，频率为50Hz的单相交流电。
标签：AT89C2051；光伏系统；逆变器；PWM根据近几年来市场调查，结合截止2013年国家能源局统计，我国在太阳能光伏发电系统领域，主要还是直流发电系统为主，即太阳能电池、蓄电池、直流负载三者并联，当太阳光不充足时，太阳能电池输出电压较低，由蓄电池供电给直接负载。
由于此类结构设计简单，易于实现，成本可控，得到了大量使用。
但其缺点也很明显，往往负载直流电压的不同，这样就难以统一标准，进而导致系统的兼容性较差。
特别在民用领域，由于负载大多为交流，所以直流系统的光伏电源商品在市场上反响平平。
另外，近些年来世界范围内太阳能光伏并网发电发展迅猛，因此发展逆变器技术在光伏发电系统中的应用也就越发重要起来。
逆变器作为一种电力转换装置，将直流电转换为交流电，其逆变技术在电工电子技术领域已日趋成熟。
其诸多产品已成功推向市场，受到社会广泛认可。
逆变器作为太阳能光伏发电系统的核心功能部件，其性能直接影响光伏发电系统的运行质量。
随着逆变器技术的发展和种类的增多，太阳能光伏发电系统可以应用到日常和生产相关的各个领域。
本次逆变器设计选择采用脉冲宽度调制模拟控制方式，利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制，由于它控制简单，灵活和动态响应好，能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，产生相应的控制波形，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。
太阳能光伏逆变器设计与实现
太阳能光伏逆变器设计与实现随着环保意识的逐渐增强以及能源需求的不断增长，太阳能光伏逆变器的重要性愈发凸显。
逆变器是太阳能光伏发电系统中最关键的组件之一，其主要作用是将太阳能电池板发出的直流电转换为交流电。
今天我们就来探讨一下太阳能光伏逆变器的设计与实现，从中了解逆变器的工作原理，以及如何提高逆变器的效率和稳定性。
一、太阳能光伏逆变器的工作原理如前文所述，太阳能光伏逆变器的主要作用是将直流电转换为交流电。
在电能转换的过程中，逆变器需要对电流、电压进行精准的控制，保证输出的交流电稳定平滑。
太阳能光伏逆变器主要分为单相逆变器和三相逆变器两大类。
单相逆变器主要应用在小型家庭太阳能发电系统中；而三相逆变器则应用在大型商业太阳能光伏发电系统中。
逆变器的转换过程主要包括两个步骤。
首先，太阳能电池板发出的直流电会被输入到逆变器的输入端，由直流滤波器进行直流电滤波处理，使其输出的直流电更加稳定；接着经过逆变器的开关电路，将直流电转换为高频交流电，该频率通常为50Hz或60Hz。
这样，光伏逆变器便能够将输入的直流电源转换为输出稳定的交流电。
二、提高太阳能光伏逆变器的效率和稳定性太阳能光伏逆变器的效率和稳定性对整个光伏发电系统的正常运行至关重要。
在设计和实现过程中，需要注意以下几个方面：1. 选择高效电源和电容等元件：太阳能光伏逆变器在转换过程中需要消耗一定的能量。
为了提高逆变器的效率，我们需要选择高效的电源和电容等元件。
同时，这些元件需要具有对高电压和高频电流的抗干扰能力。
只有这样，才能保证逆变器在输出稳定交流电的同时，能够尽可能地降低功率损失。
2. 优化逆变器的拓扑结构：太阳能光伏逆变器的拓扑结构也是影响逆变器效率和稳定性的重要因素。
单相逆变器和三相逆变器的拓扑结构存在差异，需要根据具体情况进行优化设计。
3. 提高逆变器的可控性和精度：太阳能光伏逆变器需要对电路中的电流、电压进行准确的控制和调节，并且需要对交流电进行精确的输出。
太阳能充电器的设计
太阳能充电器的设计随着环保意识的增强，太阳能充电器的使用越来越普及。
太阳能充电器是一种利用太阳能将其转化为电能，通过手机、笔记本电脑、相机等数码产品充电。
下面，本文将介绍太阳能充电器的设计。
1. 选材选材是太阳能充电器设计的第一步，因为设计的效果和产品的使用寿命都与选材有关。
一般来说，太阳能充电器的外壳应该具有抗震、耐磨、防水、防晒等功能。
太阳能板的选材一般为单晶硅、多晶硅、非晶硅、硒化铜等材料。
2. 电路设计太阳能充电器的电路设计是非常重要的，一般有以下几个部分：（1）电池保护措施：在充电时，要控制电流的大小，以保证电池不会过充或过放而损坏；（2）逆变器：太阳能电池板产生的电流是直流电，需要经过逆变器转化为交流电，以满足各种设备的需要；（3）功率控制器：功率控制器是用来控制输送到电池的电功率，有效控制电量；（4）充电指示灯：通过充电指示灯反映太阳能充电器的工作状态，丰富了产品的使用体验。
PCB电路板设计一般包括电源、控制、充电、输出等电路板，还需要添加一些保护措施，如过压保护、过流保护、短路保护等。
PCB电路板的设计需要根据太阳能充电器整体的使用环境进行优化，以确保产品性能的稳定与可靠。
4. 外观设计外观设计也是太阳能充电器设计的重要组成部分，优美的外观设计会增强产品的美观性和吸引力，同时也需要考虑耐用性和实用性。
外观设计有许多技巧以及颜色、材料搭配等要素需要考虑。
综上所述，太阳能充电器的设计是非常细致、复杂的工作，需要从多个方面考虑。
设计时应尽量满足使用者的需求与产品质量的要求，使太阳能充电器具有更好的使用体验和更长的使用寿命。
光伏逆变器的设计与控制
光伏逆变器的设计与控制随着新能源的快速发展，光伏逆变器作为太阳能光伏发电系统的核心部件，扮演着重要的角色。
本文将详细介绍光伏逆变器的设计原理和控制方法。
一、光伏逆变器的基本原理光伏逆变器是将直流光伏电能转换为交流电能的电子设备。
其主要功能是将太阳能电池板输出的直流电转换成交流电供电给电网或负载使用。
逆变器的核心部分是功率变换电路，它通过控制开关管（如MOSFET）的开关时间和频率，实现直流电到交流电的转换。
二、光伏逆变器的设计要点1. 功率级别选择：光伏逆变器的功率级别应根据实际应用需求来选择，可以根据系统容量、太阳能电池板的支持功率、并网电网电压等因素综合考虑。
2. 逆变方式选择：根据光伏逆变器的输出电流波形和负载类型，可以选择谐振逆变、逆平波逆变等不同的逆变方式。
3. 电路拓扑设计：常见的光伏逆变器电路拓扑有全桥逆变器、半桥逆变器、多电平逆变器等，根据系统要求和成本效益进行选择。
4. 控制策略设计：逆变器的控制方式包括单闭环控制、双闭环控制、预测控制等，选择合适的控制策略能够提高逆变器的性能和稳定性。
三、光伏逆变器的控制方法1. 集中式控制：逆变器的控制器位于逆变器的核心部分，通过采集和处理逆变器的输入和输出电流、电压等参数，实现对逆变器的控制和保护。
2. 分布式控制：将逆变器的控制器分散在不同的功率电子模块上，各个模块之间通过通讯线路进行数据传输和同步，实现对整个逆变器系统的控制和管理。
3. 智能控制：利用现代控制算法和智能控制技术，将光伏逆变器的控制系统与电网和负载进行智能连接，实现对电能的优化调度和智能管理。
四、光伏逆变器的未来发展方向1. 提高功率密度：通过优化电路设计和封装技术，提高光伏逆变器的功率密度，实现更小体积、更高效率的逆变器产品。
2. 增强智能化水平：结合大数据和云计算技术，实现光伏逆变器的智能化监测和管理，提高逆变器系统的运行效率和可靠性。
3. 改进降噪技术：通过优化电路结构和控制策略，减少逆变器运行过程中的噪声和谐波污染，降低对电网和用户设备的影响。
太阳能逆变器设计DFMEA案例分析
太阳能逆变器设计DFMEA案例分析DFMEA（Design Failure Modes and Effects Analysis）是用于评估产品设计可能出现的故障、效应以及相应的预防措施的方法。
今天我们将运用DFMEA方法，对一款太阳能逆变器的设计进行案例分析。
一、产品描述该太阳能逆变器为一款出口型产品，主要用于太阳能发电系统中，将直流电转换为交流电。
产品工作电压范围为DC 200-600V，最大输出功率为3.5KW，具备防雷、过温、短路、过压、过流等保护功能。
产品尺寸为320 * 190 * 85mm，重量约为4KG。
二、DFMEA分析2.1 确认可能出现的失效模式失效模式 | 效应 | 潜在原因 | 严重程度 | 发生频率 | 检测方法 | 措施---|---|---|---|---|---|---1. 输出电压不稳定 | 安全隐患、影响发电效率 | 元器件老化、电路设计不合理 | 10 | 5 | 防雷测试、故障监测 | 加强过电压、过流保护，采用优质元器件2. 输出电压、电流过大 | 电路烧毁、安全隐患 | 过流、过压等保护措施失效、元器件老化 | 10 | 5 | 防雷测试、故障监测 | 加强过电压、过流保护，采用优质元器件3. 输出电压有过大波动 | 影响发电效率 | 电容故障、电路设计不合理 | 8 | 3 | 产品测试 | 采用优质元器件，加强 PCB 线路电磁兼容性设计4. 输入电压不稳定 | 影响发电效率 | 电池老化、外界电压波动 | 7 | 4 | 故障监测、产品测试 | 采用输入电源波动范围更大的元件，加强电池保护5. 元器件老化 | 失效 | 元器件过度发热、使用寿命达到 | 9 | 7 | 测试、监测 | 采用易于更换的元器件，定期维护，加强散热设计2.2 计算风险优先等级风险优先等级 = 严重程度 ×发生频率 ×检测方法失效模式 | 风险优先等级 | 处理优先级---|---|---1. 输出电压不稳定 | 250 | 12. 输出电压、电流过大 | 250 | 23. 输出电压有过大波动 | 72 | 34. 输入电压不稳定 | 112 | 45. 元器件老化 | 441 | 52.3 制定预防措施- 对于风险优先等级为1、2的失效模式，我们将加强过电压、过流保护，并采用优质元器件，以降低失效的可能性。
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摘要太阳能光伏发电现已成为新能源和可再生能源的重要组成部分，也被认为是当前世界最有发展前景的新能源技术。
目前太阳能光伏发电装置已广泛应用于通讯，交通，电力等各个方面，其核心部分就是充电控制器。
在总体方案的指导下，本设计使用低功耗、高性能，超强抗干扰的STC89C52单片机作为核心器件对整个电路进行控制。
系统硬件电路由太阳能电池充放电电路，电压采集和显示电路，单片机控制电路和RS232串口通信电路组成，主要实现对蓄电池电压的采集和显示。
软件部分依据PWM（Pulse Width Modulation）脉宽调制控制策略，编制程序使单片机输出PWM控制信号，通过控制光电耦合器通断进而控制MOSFET管开启和关闭，达到控制蓄电池充放电的目的，同时按照功能要求实现了对蓄电池过充、过放保护和短路保护。
实验表明，该控制器性能优良，可靠性高，可以时刻监视太阳能电池板和蓄电池状态，实现控制蓄电池最优充放电，达到延长蓄电池的使用寿命。
关键词：充电控制器太阳能光伏发电PWM脉宽调制AbstractSolar photovoltaic power generation has become an important part of new energy and renewable energy, it is considered the current world's most promising new energy technologies. At present solar photovoltaic device has been widely used in communications, transport, electricity and other aspects, the core part is the charge controller.Under the guidance of the overall program, the design uses low-power, high performance, super anti-jamming STC89C52 microcontroller as a core device to control the entire circuit. Hardware circuit consists of a solar battery charging and discharging circuit, voltage acquisition and display circuit, the MCU control circuit and RS232 serial communication circuit, the main achievement of the acquisition and display battery voltage. Software is based in part on PWM (Pulse Width Modulation) pulse width modulation control strategy, programming the microcontroller output PWM control signal, by controlling the photocoupler on-off the control MOSFET opening and closing, to control battery charging and discharging purposes, and in accordance with the functional requirements implemented the battery over charge, over discharge protection and short circuit protection. Experiments show that the controller performance, high reliability, can always monitor the state of solar panels and batteries to achieve optimal control of battery charge and discharge, to prolong battery life.Keywords:charge controller, solar photovoltaic, PWM pulse width modulation目录摘要I Abstract II 目录III 1 绪论 11.1 课题研究背景和意义 (1)1.2 太阳能充放电控制器现状 (2)1.3 设计主要任务 (3)2 太阳能充电控制器的总体设计方案 52.1 太阳能路灯系统基本结构 (5)2.2 充电控制器的控制策略 (7)2.3 控制器的整体设计方案 (9)3 太阳能充电控制器的硬件电路设计113.1 系统层次原理图 (11)3.2 单片机最小系统 (12)3.2.1 STC89C52的简介 (12)3.2.2 单片机的最小系统及扩展电路 (14)3.3 充放电电路 (16)3.4光耦驱动电路 (18)3.5 A/D转换电路 (19)3.5.1 ADC0804的简介 (19)3.5.2 ADC0804外围接线电路 (20)3.6 LCD显示电路 (22)3.7 E2PROM数据存储电路 (23)3.8 串口通信电路 (25)4 12V转交流220V逆变器 (28)4.1方波的产生 (28)4.2 场效应管驱动电路 (29)4.3 场效应管电源开关电路 (30)5 太阳能充电控制器的软件设计345.1 系统主程序设计 (34)5.2 电压采集转换模块 (35)5.3 显示模块 (36)5.4 数据存储模块 (39)5.5 软件调试和仿真 (41)总结与展望44致谢46参考文献47附录Ⅰ源程序48附录Ⅱ硬件电路图611 绪论1.1 课题研究背景和意义能源资源是国民经济发展的重要基础之一，随着人民生活水平的不断提高和科学技术的迅速发展，能源的缺口增大，能源问题作为困扰人类长期稳定发展的一大因素摆在了人们面前。
伴随着世界能源危机的日益严重，石油价格不断上涨，利用常规能源已经不能适应世界经济快速增长的需要，如何解决能源问题，是每个国家都必须面临的问题。
同时，以煤、石油作为燃料在燃烧过程中产生的有害物质已经开始造成全球变暖，即“温室效应"，人类的生活将会由此受到很大的威胁。
这些难题迫使政府和社会在发展常规能源的同时必须加大对新能源的开发和利用。
新能源包括水能、风能、太阳能等。
虽然风能或水能等更加便宜，但是大多数的自家用户却都不可能找到适当场合进行架设，架设成本较高。
而太阳能则不同，任何自家用户只要找到一个有阳光照射到的窗户都可以装置太阳能极板作辅助能源，几百元投资便可以架设。
所以综合考虑，太阳能无疑是符合我国可持续发展战略的理想绿色能源，全球能源专家也认为，太阳能将成为21世纪最重要也最有前景的能源之一。
而且太阳辐射能与煤炭、石油等常规能源相比较，更有如下的优点：（1）普遍性。
地球上处处都有太阳能，不需要到处去寻找，去运输，容易获取。
（2）无害性。
利用太阳能作为能源，没有废渣，废料，废气，废水的排放，没有噪声，不会污染环境，没有公害，清洁干净。
（3）长久性。
只要有太阳，就有太阳能，因此太阳能可以说是取之不尽，用之不竭。
（4）巨大性。
一年内到达地面的太阳辐射能总量要比现在地球上消耗的各种能量的总和大几万倍。
我国幅员辽阔，有着十分丰富的太阳能资源。
全国各地的年太阳辐射总量3340．8400MJ／m2，中值为5852MJ／m2。
年日照时数在2200小时以上的地区约占国土面积的2／3以上。
我国的西部地区，包括西藏、新疆、青海、内蒙古等省，年日照时间长，这些地区面积宽广、人口密集低，在一些偏僻的地区传统的供电设施建设成本高，电能的供需矛盾显得十分突出，因此当地政府充分利用太阳能发电解决无电地区的用电具有重大的战略意义。
为了更高效的利用太阳能，白天可将太阳能转化为电能，利用蓄电池将电能储存起来，需要用电时即可由蓄电池供电。
总体看来我国太阳能资源比较丰富，因此充分利用丰富的太阳能资源，采用太阳能光伏发电技术，可以节约能源，发展经济，提高人民生活水平。
1.2 太阳能充放电控制器现状（1）太阳能光伏发电太阳能作为新能源有着巨大的优势，所以世界各国都在努力研发新技术进行获取，比较成熟的是太阳能光伏发电技术。
太阳能光伏发电现已成为新能源和可再生能源的重要组成部分，也被认为是当前世界最有发展前景的新能源技术。
目前太阳能光伏发电装置已广泛应用于通讯，交通，电力等各个方面。
在进行太阳能光伏发电时，由于一般太阳能极板输出电压不稳定，不能直接将太阳能极板应用于负载，需要将太阳能转变为电能后存储到一定的储能设备中，如铅酸蓄电池。
但只有当太阳能光伏发电系统工作过程中保持蓄电池没有过充电，也没有过放电，才能使蓄电池的使用寿命延长，效率也得以提高，因此必须对工作过程加以研究分析而予以控制，这种情况下太阳能充电控制器应运而生。
（2）充电控制器的作用及现状太阳能充电控制器具备充电控制、过充保护、过放保护、防反接保护及短路保护等一系列功能，解决了这一难题，这样控制器在这个过程中起着枢纽作用，它控制太阳能极板对蓄电池的充电，加快蓄电池的充电速度，延长蓄电池的使用寿命。
同时太阳能充放电控制器还控制蓄电池对负载的供电，保护蓄电池和负载电路，避免蓄电池发生过放现象，由此可见，控制器具有举足轻重的作用。
目前市场上有各种各样的太阳能控制器，但这些控制器主要问题对于蓄电池的保护不够充分，不合适的充放电方式容易导致蓄电池的损坏，使蓄电池的使用寿命降低。
目前，控制器常用的蓄电池充电法包括三种：恒流充电法、阶段充电法和恒压充电法。
但是这些方法由于充电方式单一加上控制策略不够完善，都存在一定的局限性。
另一方面，当蓄电池给负载供电时，由于控制器不能时刻检测蓄电池的电压，这样很容易发生蓄电池的过放电，将会导致蓄电池的深度放电，严重影响其寿命。
所以，如何改善太阳充控制器的充放电方式，开发性能优良的充放电控制器，提高其在实际应用中的效率，成为了一个重要的研究方面。
1.3 设计主要任务本设计研究确定了一种基于STC单片机的太阳能充放电控制器的方案，在太阳能对蓄电池的充电方式、控制器的功能要求和电路保护方面做了分析，完成了系统硬件电路设计和软件编程，实现了对蓄电池的科学管理，并将充放电控制器应用于太阳能路灯或其他负载，实现了控制功能。