1、第卷第期年月電力自動化設備新型太陽能逆變控制器研制趙志強，穆桂霞，趙雙喜，張雄（保定天威集團有限公司技術中心，河北保定）摘要：太陽能光伏發電系統由太陽能電池陣列、控制器、逆變器、蓄電池組等部件構成。提出以新型單片機為核心的太陽能逆變控制器，其硬件由單片機、電壓采集、逆變、電壓反饋、過電流保護、顯示等單元組成，并對各單元功能進行了說明。控制器軟件采用模塊化結構，使用匯編語言編程，軟件包括脈沖寬度調制（）、采樣比較、數字濾波、軟啟動、顯示報警等模塊。控制器采用掉電保護、指令冗余、軟件陷阱、數字濾波等方法，以提高控制器的穩定性。通過搭建的實驗線路測試結果表明，所研制的控制器各項指標符合設計要求。關鍵

2、詞：光伏系統；逆變器；太陽能；單片機；中圖分類號：文獻標識碼：文章編號：（）證了整個系統的高精度、高效率和高可靠性，其輸出頻率為±，誤差僅為。控制器能實現軟啟動，避免合閘過電流；可通過對蓄電池輸出電壓的采樣、比較、判斷，自動啟停蓄電過池的充、放電過程；控制器還具有蓄電池的過充、放燈光報警，逆變輸出過載報警及復位等保護功能。太陽能光伏發電技術是將太陽輻射能轉換可為電能的發電技術，太陽能逆變電源具有壽命長、靠性高、使用維護簡單、安全性能好等特點。為此，本文研制了基于單片機的新型太陽能逆變控制器，通過采用高性能單片機，使整機結構簡單、重量輕、效率高、精度好，控制靈活。太陽能光伏發電系統組成

3、硬件設計典型的太陽能光伏發電系統由太陽能電池陣列、控制器、逆變器、蓄電池組等部件構成，見圖。根據太陽能逆變控制器總體方案，設計的硬件電路結構框圖見圖。太陽能電池陣列是將太陽輻射能直接轉換成直流電，供負載使用或存貯于蓄電池內備用。控制器是為蓄電池提供最佳充電電流和電壓，以減少損耗、延長蓄電池使用壽命。逆變器是將太陽能電池陣列和蓄電池提供的直流電逆變成交流電，供給交流負載使用。如圖所示，硬件部分主要包括單片機、電壓采集單元、逆變單元、電壓負反饋單元、過流保護、顯示單元等。單片機作為控制器的控制核心，選擇了單片機，其主頻高達，有×、×、個定時計數器、個口、集成度個串行口，具有各種

4、尋址方式，運算功能強、高、兼容性好；還具有布爾處理功能，因此在開關決策、邏輯電路仿真和實時測控方面是很有效的。該單片機為簡化電路、優化控制方案提供了良好的平臺。電壓采集單元，；蓄電池組是將太陽能電池陣列產生的直流電貯能起來，供負載使用。總體設計本文研制開發的太陽能逆變控制器采用高性能單片機、低損耗、全數字化設計，使用電壓脈沖寬度調制負反饋、增量式比例積分（）調節、數字濾波、軟啟動等控制方法，從而保（）、：；第期趙志強，等：新型太陽能逆變控制器研制轉換速度，把模擬電壓信號轉換為之間的位數字信號只需。逆變單元逆變單元由低損耗和變壓器組成，采用推挽式逆變升壓電路，線路簡單、性能穩定。電壓負反饋單元電

5、壓負反饋環節由變壓器反饋線圈、全橋整流濾波電路、電壓跟隨器組成。過電流保護過電流保護由采樣電阻、電壓比較器組成，能快抗干擾電源。由于供電線路是單片機系統干擾的主要來源，因此電源采用隔離變壓器接入電網，可以有效地防止電網的干擾侵入控制系統。輸出通道上采用過電壓保護電路。在輸入、過電壓保護電路，以防引入高電壓，損壞單片機系統。配置去耦電容。每個集成電路芯片都安裝了的陶瓷電容器，可以消除大部分高頻干擾。良好接地。本系統既有模擬電路又有數字電路，因此采用一點接地方法，即在模擬系統地和數字系統地之間采用磁珠在一點連接，然后再可靠接地，有效地減少了相互干擾，提高了系統穩定性。掉電保護、指軟件措施。主要包括

6、人工復位、令冗余、軟件陷阱、數字濾波等方法。速準確地監測系統電流，及時地發出過電流報警信號，使主機能迅速采取措施避免元器件損壞。顯示單元顯示單元有工作正常提示，蓄電池過充、蓄電池欠壓、系統過流等報警功能。采用發光二極管，線路簡單、成本低。實驗結果軟件設計為了檢驗太陽能逆變控制器的主要性能指標，按圖所示搭建了現場實驗線路。軟件采用模塊化結構，使用匯編語言，并在單片機仿真器上進行實時仿真以優化程序設計，其主要功能模塊有信號輸出、采樣比較、數字濾波、軟啟動、顯示報警等，主程序流程圖見圖（圖中為脈沖寬度）。實驗中，示波器型號為，主要測量交流輸出的頻率和波形；電壓表量程、級，電流表量程為、級；蓄電池為閥

7、控式鉛酸蓄電池，輸出電壓，容量為；功率測量使用電能質量分析儀，型號為；負載為多個白熾燈和交流風扇。通過組合白熾燈和交流風扇用幾組不同性質的阻性、感性負載對太陽能逆變控制器進行了全面測試，試驗結果見表。通過分析實驗結果可知，控制器輸出電壓為交流（±（×），輸出波形為修正正弦波；輸出電流為；輸出功率可達到；頻率（±）；效率在以上，各項指標均符合原設計要求。實驗過程中，太陽能逆變控制器在空載和負載時的輸出電壓波形如圖和圖所示。控制系統的抗干擾措施在單片機構成的測控系統中，抗干擾是一個重要的問題。系統采用了硬件和軟件的抗干擾措施。低壓回路之間使用光電耦隔離技術。在高、，。

8、電力自動化設備表太陽能逆變控制器實驗結果第卷負載風扇白熾燈感性（）感性阻性空載風扇注：、電流、功率；、電流、功率；為效率；為輸出頻率。、分別為輸入電壓、分別為輸出電壓、結論王偉，張晶濤，柴天佑參數先進整定方法綜述自動化學報，（）：采用高性能單片機、低損耗全數字化控制方案的太陽能逆變控制器，不僅可靠性好、效率高，而且具有針對蓄電池過充、過放、逆變輸出過載等異常情況的多種保護措施。參考文獻：馬勝紅，陸虎俞太陽能光伏發電技術（）光伏發電與光伏發電系統大眾用電，（）：，（），（）：張干周美國光伏發電現狀國際電力，（）：，（）：何信龍，李雪銀入門與應用范例北京：清華大學出版社，張書元，趙秀田太陽能光伏發電系統及其電池應用，（）：，（）：楊基南太陽能電池產業的現狀和發展微細加工技術，（）：，（）：，（）：王永，沈頌華，呂宏麗，等基于簡單電壓空間矢量三相逆變器的研究電工技術學報，（）：，&，（）：崔加前，李長安，宋秀磊單片機中數字濾波算法的實現電腦