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摘 要

随着近年来无电地区居民对光伏发电系统的需求也不断提高，逆变器已经成为光伏发电系统的必备部件。这些地区居住分散、交通不便，一旦出了故障，极难维修。因此对控制一逆变器的要求是功能简单，坚固耐用。本文介绍了一种应用于太阳能的发电系统中基于单片机控制的单相全桥逆变器的设计。逆变器主电路为全桥逆变结构，由4个IRF830A组成。以单极性SPWM倍频调制方式工作。经过分析和比较，确定采用直接PWM法来计算SPWM波的占空比并设计了控制器。以AT89S51作为控制芯片，基于KeilC和Proteus的集成开发环境进行系统软件设计，结合软件对硬件电路进行调试，结果表明各部分指标满足要求。

关键词：逆变器，光伏，单片机，脉冲宽度调制

Abstract：Residents in recent years without electricity demand for photovoltaic power generation system is also constantly improve, the inverter has become an essential part of photovoltaic power generation systems. These regions populated, traffic inconvenience, once out of the trouble, very difficult to repair. So to control the function of the requirements of the inverter is simple, strong and durable. This paper introduces a kind of applied in solar power generation system of single phase full bridge inverter based on single chip microcomputer control design. Inverter for the full bridge inverter main circuit structure,Consists of four IRF830A. Work in a single polarity SPWM frequency doubling modulation method. Through analysis and comparison, to determine the direct PWM method is used to calculate SPWM wave duty ratio and design the controller. With AT89S51 as the control chip, based on the integrated development environment KeilC and Proteus system software design, combined with the software to the hardware circuit debugging, the results show that the parts indicators meet the requirements.

Keywords：inverter, photovoltaic, Single chip microcomputer, pulse duration modulation

目录

1 引言 5

2 光伏逆变器相关简介 5

2.1光伏逆变器概述 5

2.2光伏逆变器的发展历程 5

2.3光伏逆变器的分类 6

2.4逆变器的特点 6

2.5光伏逆变器的工作原理 6

3 逆变器的整体系统设计 7

3.1 设计思路 7

3.2 逆变电路的选择与方案论证 7

4 硬件电路设计 9

4.1 仿真电路整体设计 9

4.2 AT89C51单片机介绍 10

4.3 MOS场效应管的工作原理及其作用 11

4.4逆变器驱动电路与滤波电路的设计 12

4.5 PWM 控制 13

4.6 控制电路设计 14

5 软件系统设计 15

5.1 Proteus软件介绍 15

5.2 Proteus 仿真软件与Keil结合的仿真 16

5.3单片机仿真程序 17

5.4光伏逆变器的仿真调试 18

结论 20

参考文献 22

致 谢 23

1 引言

　　由于近年来不可再生能源在持续不断消耗，能源危机越来越凸显，各国都在迅速开发新能源。太阳能发电是一种全新的电能生产方式，具有清洁、无污染、来源广泛且维护措施简单等特点，因而受到越来越广泛的关注。本文针对太阳能应用的一个重要研究领域——太阳能发电的系统，全球的光伏电池产量在全球太阳能企业从1995 年－2005 年增长了 17 倍快速增长，2005 年的世界太阳能光伏电池其产量达到了1650MW 累计装机的容量5GW。为鼓励和引导太阳能的开发以及利用，各国的政府全部积极的制定各种的优惠政策以此来推动太阳能发电行业的发展。其中，以美、德、日等发达的国家为主 。

　　随着近年来人类对于新能源地需求日益的增加，然而利用其新能源地关键的技术是如何要新能源有效转化成为电能。因此其逆变器地研究也渐渐成为了合理利用新的能源课题中地重中之重。当下，可靠的、高效的和廉价逆变器快速成为人们的生活中极度需要。而本文所采用的高运算的速率、较低的功耗地单片机A T89C51来作为其控制芯片，提高了逆变器的工作效率。本文中介绍了一种应用在可再生利用能源的发电系统，采用了直接电流来控制的单相半桥电压源型PWM的逆变器设计流程，并且对逆变器采用的控制策略进行详细的分析和深刻的研究，采用ATM公司生产的芯片AT89C51作为其控制芯片来完成设计。

　　本文介绍逆变器的结构、控制方法和 PWM 控制方式，着重进行了系统硬件和软件的设计，给出了部分程序，通过实验得到相关实验波形并进行了分析，最后进行了总结。

2 光伏逆变器相关简介

2.1 光伏逆变器概述

　　通常中，我们把将交流的电能变换成其直流电能形式的过程称之为整流，把完成其整流功能作用的电路称之为整流电路。将其实现其整流的过程地设备装置称之为整流装置或者整流器。对其相对应的，把将直流的电能转变成交流的电能过程称之为逆变，将完成其逆变过程的功能电路称之为逆变电路，把实现其逆变过程装置称之为逆变器材或者逆变器^[1]。

2.2 光伏逆变器的发展历程

　　近几年，随着西班牙、德国、美国、意大利等国对本国光伏产业的大力扶持，全球的光伏逆变器的销售不断地增加，光伏逆变器迅速进入了一个快速地增长阶段。全球的光伏逆变器的市场基本上被国际的几大巨头所占领瓜分，他们具有非常成熟的技术和产品，于此同时的欧洲作为一个全球市场兴起的区域，其本土中的逆变器的发展在世界上具有独占鳌头的优势。由于现在全球的光伏市场正在快速发展中，欧洲的太阳能逆变器的厂家开始了快速扩张之路。

　　目前我国在小功率逆变器上与国际处于同一水平，在大功率并网逆变器上，合肥阳光电源大功率逆变器2005年已经批量向国内、国际供货。该公司的250KW和500KW等大功率的产品均取得了国外、国内的认证，部分的技术指标都已经超过了国外产品水平，而且国内西部的荒漠、世博会上、奥运场馆上等重点的项目上运行的效果良好。

2.3 光伏逆变器的分类

　　光伏逆变器可以按宏观、输出交流电能的频率、输出的相数、输出电能的去向、主电路的形式、主开关器件的类型、直流电源、逆变器控制方式、开关电路工作方式、输出电压或电流的波形等方向进行系统分类。本文主要研究单相全桥逆变器设计。

2.4 逆变器的特点

（1）要求具有较高的效率

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