摘要：本文在充分分析近年來光伏發電領域重要研究成果的基礎上，設計了一套單相光伏發電離網系統，對系統的拓撲結構、控制電路給出了詳細的設計要點。以dsPIC30F4011為控制核心，實現了電路保護、數據采集、參數設置等功能，為各種光伏離網控制算法提供了靈活可靠的硬件平臺。在軟件方面介紹了SPWM的控制算法，在分析現有最大功率跟蹤(MPPT)方法的基礎上，對現有方法進行了改進，把爬山算法引入到最大功率跟蹤中。

　　引言

　　微網太陽能發電離網具有廣闊的發展前景。本課題正是在這一思想的指導下進行對光伏發電離網系統的研究。主要內容如下：

　　(1)首先簡單介紹太陽能光伏發電的原理和其系統的組成部分。并介紹了光伏離網的基本知識和相關的要求。

　　(2)設計并制作了基于PIC芯片dsPIC30F4011的500W單相光伏離網發電系統的硬件電路，包括系統的主電路、信號的采樣與處理電路、充電電路、顯示電路、PWM信號的隔離與驅動電路以及電源電路。對這些電路的工作過程進行了詳細的分析，對電路中的參數進行了計算，完成了硬件電路的制作與實驗調試。

　　(3)研究太陽能光伏發電逆變離網的控制方法。選定采用基于SPWM的三角波比較電流型單相并網的控制策略。利用MATLAB軟件對系統進行建模和仿真。

　　500W微網逆變器電路設計

　　微網逆變器是微網逆變器系統中的關鍵部分。微網逆變器的控制電路采用Microchip公司的dsPIC30F4011作為主控制器，由軟件生成SPWM。實現直流側電壓、電流的采集;交流側電壓、電流的采集與有功、無功的計算;電網的相位檢測，實現與市電同步;過壓、欠壓，過流，功率器件的過溫等保護;其信號處理框圖如圖1所示。其中DC/DC變換器采用全橋拓撲結構實現直流電壓的升壓功能，由于推挽結構存在偏磁問題，使得系統工作不穩定，故不采用推挽結構升壓。PWM驅動信號由DSP產生，通過實時采集母線上的電壓，計算出給定值與當前值的誤差值，再PI閉環控制算法進行運算，從而使得直流母線上的電壓穩定在設定值處。

　　主控制芯片的選擇

　　控制芯片要實現的功能有：對檢測信號進行A/D轉換;產生PWM波形;完成MPPT。控制電路的核心器件采用美國微芯科技公司的dsPIC30F4011，這是微芯科技公司推出16位微處理器，其內部采用改進型哈佛結構，它不但運行速度高，處理功能強大，并且具有豐富的片內外圍設備，便于接口和模塊化設計，其性價比極高。dsPIC30F4011是Microchip公司專為電機高速控制設計的一款微處理器。

　　微網逆變器信號調理電路設計

　　由于DSP不能輸入負電壓，故逆變器的輸出線電壓和線電流，電網端的線電壓和線電流總共4路信號要通過信號調理才能送入DSP。此系統輸出是交流電，輸出線電壓為100V，故選擇TV19E電壓互感器，其輸出負載電阻可以接0~500歐，輸出交流電壓0~2.5V，此系統采用240歐的電阻，輸出電壓-1.2V~1.2V。滿足DSP的輸入要求。電路如圖2所示。

　　此系統輸出電流小于1A，故選擇最大可以測量1A的電壓型電流互感器TA1410，負載電阻用是200歐，輸出電壓為-1~1V的交流電壓。電路如圖3所示。