PAGE本科畢業設計(論文)題目：太陽能光伏發電并網饋電系統——硬件部分院（系）：電子信息工程學院專業：自動化2011年6月PAGEii太陽能光伏發電并網饋電系統—硬件部分摘要隨著我國國民經濟和現代社會的迅速發展,資源匱乏問題也越來越受人們關注，人們對太陽能、風能等綠色潔凈能源的渴求日趨強烈。在計算機、光電子、電力電子等制造及應用技術日趨成熟的今天，此亦成為廣大科學工作者關注及研究的熱點。光伏發電就是其中之一。雖然光伏發電的實際應用存在著種種的局限，但是隨著光伏發電成本的降低和礦物能源的減少，在不久的將來光伏發電的成本將會與傳統發電成本相當。到時候太陽能并網饋電系統在高壓輸電網絡中，可以參與電力的輸送和調配，是世界各國未來可再生能源發電的重要發展方向。在今后的十幾年，我國太陽能光伏市場將會向并網光伏發電方向發展。如何使用安全、高效和實用的太陽能光伏發電并網饋電系統，以滿足太陽能光伏發電系統對公網的實際需要,提高我國的太陽能光伏發電并網饋電系統，成為一個重要的課題。本題目采用單片機、電力電子、計算機等技術，實現典型的太陽能光伏發電并網饋電系統的公網光電隔離、相位檢測、放大和電力電子SPWM逆變技術，構成一個典型的太陽能光伏發電并網饋電系統。關鍵詞：單片機；逆變器；相位檢測；電流放大Solarphotovoltaicpowergridfeedersystem–hardwareAbstractWithChina'snationaleconomyandtherapiddevelopmentofmodernsociety,resourcescarcityproblemsarebecomingmoreandmorepeopletopayattentionto,peoplelikesolarandwindpowergreenlongingbecomeincreasinglyintensecleanenergy.Incomputer,optical-electronic,powerelectronicsandothermanufacturingandapplicationtechnologymaturestoday,thisalsotobecomebroadscientificworkersattentionandresearchhotspot.Photovoltaicpowergenerationisoneofthem.Althoughphotovoltaicpowerofpracticalapplicationofvariouslimitationsexist,butasphotovoltaicenergycostreductionandmineralenergyreduction,somedayphotovoltaicenergycostswillandtraditionalpowercostsquite.Whenhigh-voltagetransmissionnetwork,canparticipateinpowertransmissionandallocate,thefutureofthecountriesaroundtheworldoftheimportantrenewablepowergenerationdevelopmentdirection.Inthenexttenyears,oursolarphotovoltaicmarketwilltogrid(pv)powerdirection.Howtousethesafe,efficientandpracticalsolarphotovoltaicpowergridfeedersystem,tosatisfythesolarphotovoltaicpowergenerationsystemofthepublicnetwork'sactualneed,enhanceChina'ssolarphotovoltaicpowergridfeedersystem,becomingaveryimportantissue.KeyWords:single-chipcomputer;Inverter;Phasedetection;Currentamplification目錄摘要 IAbstract II1緒論 11.1課題背景 11.2課題研究的實際意義 11.3光伏并網系統的發展歷史與趨勢 11.3.1國外光伏發電歷史及現狀 21.3.2國內光伏發電歷史及現狀 21.4課題主要研究的內容 31.5課題主要研究的任務 32系統方案 52.1太陽能光伏發電并網饋電系統基本結構 52.2太陽能光伏發電并網饋電系統實現方案 52.2.1系統微處理器選擇 52.2.2C8051F330單片機概述 62.3太陽能光伏發電并網饋電系統硬件各部分的介紹 82.2.1電源部分 82.2.2逆變部分 82.3.3系統檢測、保護部分 122.3.4系統控制部分 152.4系統抗干擾設計 152.4.1系統干擾原因 152.4.2單片機應用系統的硬件抗干擾設計 163原理圖的設計 173.1DXP2004原理圖的設計 173.2印制電路板的制作 183.2.1布局 183.2.2布線 183.2.3退藕電容配置 193.2.4可靠性 193.2.5地線設計 193.2.6電磁兼容性設計 204結論 224.1全文總結 224.2設計過程的重點難點 22參考文獻 23致謝 24畢業設計（論文）知識產權聲明 25畢業設計(論文)獨創聲明 26附錄 27附錄A：系統硬件原理圖 27附錄B：PCB圖（總圖） 28外文原文及翻譯 29 1緒論PAGE221緒論1.1課題背景隨著世界性能源緊張和環境污染加劇，已經迫使人們更加努力的尋找和開發新能源。在尋找和開發新能源的過程中，人們很自然的把目光投向了各種可再生的替代能源。我國正處在經濟轉軌和蓬勃發展期，能源問題將更加突出，主要體現在：能源短缺、環境污染、溫室效應，實現可持續發展和人與自然和諧相處，只能依靠科技進步，大規模的開發可再生潔凈能源，而太陽能具有儲存量大、普遍存在、經濟、清潔環保等優點，因此太陽能的利用越來越受到人們的廣泛重視，如發電過程無污染、無需生產原材料、不占用空間，光伏發電作為常規能源的補充，無論在解決特殊應用領域，如通信、信號電源和偏遠無電地區民用生活用電需求方面，還是從環境保護及能源戰略上都具有重大的意義。目前太陽能光伏發電系統大致可分為三類，第一種是離網光伏蓄電系統，這是一種常見的太陽能應用方式。在國內外應用已有若干年，系統比較簡單，而且適應性廣。只因其一系列種類蓄電池的體積偏大和維護困難而限制了使用范圍。第二種是光伏并網發電系統，當用電負荷較大時，太陽能電力不足就向市電購電，而負荷較小時，或用不完電力時，就可將多余的電力賣給市電。在依靠電網的前提下，該系統省掉了蓄電池，從而擴大了使用的范圍和靈活性，降低了造價。第三種是兩者的混合系統，這是介于上述兩個方案之間的系統。該系統有較強的適應性，但是其造價和運行成本較上述兩個方案高。而太陽能光伏利用的主要形式將是并網發電系統，所以說太陽能并網發電代表了太陽能電源的發展方向，是21實際最具吸引力的能源利用技術。1.2課題研究的實際意義太陽能光伏發電并網饋電系統是通過把太陽能轉化為電能，經過蓄電池儲能，通過并網逆變器，把電能送上電網。太陽能光伏發電并網饋電技術是太陽能利用技術的一個重要方面，其理論指導意義在于利用該系統采集的太陽能系統運行數據，可更為深入的進行太陽能的研究開發，推動太陽能利用和研究事業的發展，進而使得光伏并網逆變技術越來越趨于成熟。現實意義在于光伏發電作為常規能源的補充，越來越受人們的重視；并網系統從環境保護以及能源戰略上具有重大意義。并網發電系統具有可以利用清潔干凈、可再生的自然能源太陽能發電，不耗用不可再生的、資源有限的含碳化石能源，使用中無溫室氣體和污染物排放，與生態環境和諧，符合經濟社會可持續發展戰略等特點。1.3光伏并網系統的發展歷史與趨勢 西安工業大學畢業設計（論文）1.3.1國外光伏發電歷史及現狀近幾年，國際上光伏發電快速發展，美國、歐洲及日本制定了龐大的光伏發電發展計劃。國際光伏市場開始由邊遠農村和特殊應用，向并網發電和與建筑結合的方向發展，光伏發電已由補充能源向替代能源過渡。美國政府最早光伏發電的發展計劃，1997年又提出“百萬屋頂”計劃，能源部和有州政府制定了光伏發電的財政補貼政策，總光伏安裝量已達到3000MW以上。日本于1974年開始執行“陽光計劃”，投資5億美元，一躍成為太陽電池的生產大國，1994年提出朝日七年計劃，計劃到2000年推廣16.2萬套太陽能光伏屋頂，已完成。1997年又宣布7萬光伏屋頂計劃，到2010年將安裝7600MW太陽電池。1993年，德國首先開始實施由政府投資支持，被電力公司認可的1000屋頂計劃，繼而擴展為2000屋頂計劃，現在實際建成的屋頂光伏并網系統已經超過5000。德國政府并于1999年開始實施10萬太陽能屋頂（每戶約3kW～5kW）計劃。并且1999年德國光伏上網電價為每千瓦時0.99馬克，極大地刺激德國乃至世界的光伏市場。瑞士、法國、意大利、西班牙、芬蘭等國，也紛紛制定光伏發展計劃，并投巨資進行技術開發和加速工業化進程。印度、馬來西亞等東南亞國家，也制定了國家的光伏發展計劃。2008年世界各國太陽能發電裝機的比較，西班牙新增太陽能發電裝機容量達2511MW，擴展規模為全球最大，同時也幾乎占了全球市場的一半。而德國、美國、韓國分別以1500MW、342MW、274MW的擴容規模分列二到四位，德國的安裝總量仍居世界首位。1.3.2國內光伏發電歷史及現狀我國的太陽能光伏發電應用始于20世紀70年代，但直到1982年以后才真正發展起來，在1983年至1987年短短幾年內先后從美國、加拿大等國引進了七條太陽電池生產線使我國太陽電池的生產能力從1984年以前的年產200千瓦躍到1988年的4.5兆瓦。在應用方面，我國目前太陽能電池主要用于通信系統和邊遠無電地區，在1995年銷售才約1.1兆瓦。在1995年西藏的無水力無電力縣中，已建成2個功率分別為10千瓦和20千瓦的光伏電站。地區而言，當前我國光伏發電的重點在青海、西藏、新疆、內蒙、甘肅等無電和嚴重缺電的農牧區。據不完全統計，在這些地區已建成10～100kW光伏電40多座，推廣家用光伏電源15萬臺，總功率達2.9MW。2004年9月，廣東首座總容量為1兆瓦的太陽能發電系統在深圳通過驗收。2004年9月，我國首座屋頂太陽能發電站在北京竣工投產。這套太陽能發電系統，可以單獨供電也可以并網供電，總裝容量140千瓦，年發電量約15萬千瓦時，能讓4萬盞100瓦的路燈亮上一年。2005年初，甘肅《敦煌8兆瓦并網光伏發電系統建設預可行性報告》也通過有關部門組織的專家評審。據悉，敦煌8兆瓦系統目前即使在全世界也是最大的，光伏發電技術領先的德國也只有5兆瓦光伏發電系統。據有關方面人士介紹，甘肅省敦煌8兆瓦光伏發電系統建設項目工程，建設投運后年均發電量可達1280萬千瓦時。我國在光伏并網發電技術方面的研發起步較晚,至今尚處于研究試驗階段。近幾年來，光伏并網發電技術得到了業內人士的廣泛關注。在上海市電力公司在發展常規能源的同時,極其關注和支持再生能源的發展,為了進一步推動我國太陽能光伏并網技術的發展，上海市電力公司在1999年委托上海新能源環保工程有限公司，開展“太陽能利用技術在電力生產中的應用可行性研究”項目的研究與開發工作。在上海新能源環保工程有限公司的主持下，會同上海太陽能科技有限公司、合肥陽光電源有限公司、合肥工業大學電氣與自動化工程學院，聯合開發成功10KW屋頂光伏并網系統（以下簡稱“10KW系統”），并于2002年11月在上海奉賢海灣旅游區安裝完成并投入試運行。隨后，在2004年10月底，又完成了兩套屋頂光伏并網發電系統（以下簡稱“屋頂系統”），一套為總功率6.6KW、三相、380V的光伏并網發電系統(A系統)；另一套為總功率3.3KW單相、220V的光伏并網發電系統（B系統），這3套系統目前都已投入無故障運行。根據國家《可再生能源中長期發展規劃》，要大力推廣應用小功率光伏系統，建立分散型和集中型兆瓦級聯網光伏示范性電站。其中主要用于解決西部無電區通電問題，其次為工業應用，包括通訊、鐵路設備等，最后是提供照明部分。我國國內光伏市場十分巨大。表1.1是2010年全國年累計光伏并網發電量。表1.12010年全國年累計光伏并網發電量（MW）年份20062007200820092010荒漠并網發電818304560屋頂并網發電8183045601.4課題主要研究的內容（1）完成太陽能并網饋電系統擬用80C51F（2）給出了并網逆變器控制方案，并分析了每個環節具體控制思路和控制方法，設計好公網電壓光電隔離、相位檢測、放大整形等環節（3）完成10—12位蓄電池電壓、電流取樣、放大（非隔離、內部）等設計方法。（4）實現SPWM輸出及正負半周選通控制和PWM的選通。（5）實現設計的常規可靠性，還要考慮成本問題。1.5課題主要研究的任務太陽能光伏發電并網饋電系統設計包括硬件設計和軟件設計兩部分內容。本文著重介紹系統的硬件設計。本次設計擬完成以下工作：1）熟練掌握專業電工、電子技術。2）掌握太陽能光伏發電并網饋電系統結構、工作原理等專業技術。3）熟練掌握MCS-51系列單片機工作原理及應用技術。4）系統硬件電路設計。5）借助DXP2004軟件，繪出系統SCH、PCB圖。6）搭出系統硬件電路，在完成系統通電調試的基礎上，進行系統聯機調試。 2系統方案2系統方案2.1太陽能光伏發電并網饋電系統基本結構太陽能光伏發電并網饋電系統系統如圖2.1主要由光伏陣列、并網逆變器及控制檢測保護系統構成，直接或通過變壓器與電網連接把電能送上電網。本系統采用單片機實現檢測及控制功能，把由光能轉換成的直流電通過逆變器轉變為交流后回饋到電網。其中單片機的檢測控制是非常重要的，通過對電流、電壓的檢測來實現系統的功能。光伏光伏發電DC12V蓄電池逆變切換AC7V公網AC220V電源隔離狀態檢測80C51單片機電壓/電流檢測控制充電圖2.1太陽能光伏發電并網饋電系統硬件設計框圖2.2太陽能光伏發電并網饋電系統實現方案太陽能光伏發電并網饋電系統是利用太陽電池將太陽能轉換為電能,然后在通過逆變技術回饋到電網。主要由光伏陣列、并網逆變器及控制檢測保護系統構成，直接或通過變壓器與電網連接把電能送上電網。本系統采用單片機實現檢測及控制功能，把由光能轉換成的直流電通過逆變器轉變為交流后回饋到電網。系統主要設計思想是在滿足設計目標要求的情況下，盡可能使得電路結構簡化，以降低成本并提高其可靠性。2.2.1系統微處理器選擇鑒于太陽能光伏發電并網饋電系統的特殊性及對可靠性更高的要求，依據技術實現方式及功能，微處理器除了通常的通用、高速、低功耗等基本優點外，還應具備在復雜環境下可靠工作的特質，優先考慮廣泛應用于如汽車等特殊工業領域的微處理器系列。最好選用內部具有所需硬件資源及軟件支持協議的微處理器，以免龐雜的硬件擴展及開發軟件使得系統可靠性下降且成本高昂。總之，太陽能光伏發電并網饋電系統微處理器應具有以下 西安工業大學畢業設計(論文)特點及硬件資源：1.太陽能光伏發電并網饋電系統應涉及電壓、電流、溫度等模擬信號的多路連續采，因而微處理器內應嵌有3路以上的A/D轉換模塊，轉換精度10位以上。2.設計方案中，系統能饋及充電部分涉及SPWM控制技術，因而微處理器內應含有PWM接口輸出。3.微處理器內應嵌入SPI、I2C、UART等通訊協議4.另外，微處理器內還應嵌入基本的如SRAM、看門狗電路、電源監控及保護電路等。綜合以上對微處理器的要求可以看出，滿足設計要求的微處理器首推Microchip微芯公司的PIC16F87X系列。其次，嵌入51內核又兼有微芯公司PIC系列復合多種擴展應用模塊特點的Cygnal公司C8051F系列的幾款微處理器也應是一種不錯的選擇。另外，Motorola公司的68HC系列中如68HC05BXX微處理器也可以在考慮的范疇。鑒于我們本科階段主要學習C8051系列，加之設備長期在戶外工作，所以我最終選擇了工業級的C8051F330作為這次設計的微處理器。2.2.2C8051F模擬外設?10位ADC轉換速率可達200ksps可多達16個外部單端或差分輸入VREF可在內部VREF、外部引腳或VDD中選擇內部或外部轉換啟動源內置溫度傳感器?10位電流輸出DAC?比較器可編程回差電壓和響應時間可配置為中斷或復位源小電流（<0.4μA）在片調試?片內調試電路提供全速、非侵入式的在系統調試?支持斷點、單步、觀察/修改存儲器和寄存器?比使用仿真芯片、目標仿真頭和仿真插座的仿真系統有更優越的性能?廉價而完整的開發套件供電電壓…………2.7V-3.6V?典型工作電流：6.4mA@25MHz9μA@32KHz?典型停機電流：0.1μA溫度范圍：-40°C-+85°C（工業級C8051F高速8051微控制器內核?流水線指令結構；70%的指令的執行時間為一個或兩個系統時鐘周期?速度可達25MIPS（時鐘頻率為25MHz時）?擴展的中斷系統存儲器?768字節內部數據RAM（256+512）?8KBFLASH；可在系統編程，扇區大小為512字節數字外設?17個端口I/O；均耐5V電壓，大灌電流?硬件增強型UART、SMBus和增強型SPI串口?4個通用16位計數器/定時器?16位可編程計數器/定時器陣列（PCA），有3個捕捉/比較模塊?使用PCA或定時器和外部時鐘源的實時時鐘方式時鐘源?兩個內部振蕩器：24.5MHz，±2%的精度，可支持無晶體UART操作80/40/20/10kHz低頻率、低功耗振蕩器?外部振蕩器：晶體、RC、C、或外部時鐘?可在運行中切換時鐘源，適用于節電方式C8051F330器件是完全集成的混合信號片上系統型MCU。下面列出了一些主要特性.高速、流水線結構的8051兼容的CIP-51內核（可達25MIPS）全速、非侵入式的在系統調試接口（片內）真正10位200ksps的16通道單端/差分ADC，帶模擬多路器10位電流輸出DAC高精度可編程的25MHz內部振蕩器8KB可在系統編程的FLASH存儲器768字節片內RAM硬件實現的SMBus/I2C、增強型UART和增強型SPI串行接口4個通用的16位定時器具有3個捕捉/比較模塊和看門狗定時器功能的可編程計數器/定時器陣列（PCA）片內上電復位、VDD監視器和溫度傳感器片內電壓比較器17個端口I/O（容許5V輸入）具有片內上電復位、VDD監視器、看門狗定時器和時鐘振蕩器的C8051F330是真正能獨立工作的片上系統。FLASH存儲器還具有在系統重新編程能力，可用于非易失性數據存儲，并允許現場更新8051固件。用戶軟件對所有外設具有完全的控制，可以關斷任何一個或所有外設以節省功耗。片內SiliconLabs二線（C2）開發接口允許使用安裝在最終應用系統上的產品MCU進行非侵入式（不占用片內資源）、全速、在系統調試。調試邏輯支持觀察和修改存儲器和寄存器，支持斷點、單步、運行和停機命令。在使用C2進行調試時，所有的模擬和數字外設都可全功能運行。兩個C2接口引腳可以與用戶功能共享，使在系統調試功能不占用封裝引腳。工業級C8051F330器件可在工業溫度范圍（-45℃到+85℃）內用2.7V-3.6V的電壓工作。端口I/O和/RST引腳都容許5V的輸入信號電壓。C8051F330采用20腳DIP封裝（見圖2.2.2圖太陽能光伏發電并網饋電系統硬件各部分的介紹2.2.1電源部分對于電源的設計有一些總的規則，但是在實際應用中，還需要根據實際要求靈活的選擇電源方案。一部分是蓄電池12V/15V的直流電，另一部分是C8051F330系統及外部擴展3V～5V直流供電電壓。故采用3V的三端穩壓器HT7130A。2.2.2逆變部分逆變器主要負責將控制器輸出的直流電能變換成穩壓穩頻的交流電能饋送電網。傳統逆變器分為電壓型和電流型逆變器，DC/AC的功率變換技術就是基于兩種傳統的逆變拓撲。電壓源逆變器輸入直流電壓而輸出交流電壓，根據應用場合的不同，輸出電壓的幅值和頻率可以恒定也可以變化。電壓源型逆變器拓撲可以看做是由BUCK變換電路拓展而來的，電壓源逆變器也可以稱為電壓源變流器，而且電壓源逆變器必須具有恒定的輸入電壓源，也就是說它的戴維南等效阻抗應當是理想的為0，如果電源電壓不夠恒定，可以在輸入側接入一個大的用來儲能的電容器。直流電壓可以恒定或可變，可以有電網或旋轉交流電機經過整流器和濾波器而得到，也可以由蓄電池，燃料電池或光伏電池組得到。逆變器的輸出電壓可以是三相或多相，也可以是方波，正弦波，PWM波，階梯波等。對于電流源逆變器來說，同一個電路既可工作在逆變狀態，也可以工作在整流狀態，它的輸入側需要一個恒定的電流，即理想的情況是具有無窮大的戴維南阻抗，這與電壓源的情況正好相反。如果電源電流不夠恒定，可以在輸入側接入一個大的用來儲能的電感器。可以看出，電流源逆變器其實是電壓源逆變器的對偶電路。電壓源逆變器和電流源逆變器存在著一些概念上和理論上的局限性和障礙在許多應用場合會造成電力電子裝置造價高，效率低。圖2.3.圖2.3.2a示出了傳統的三相電壓型逆變器原理的電路結構。于DC/AC逆變（1）電壓源逆變器交流負載只能是電感性或串聯電抗器，以保證電壓源逆變器能夠正常工作。（2）電壓源逆變器是一種降壓式逆變器，其交流輸出電壓被限制只能低于而不能超過直流母線電壓，因此對于直流電壓較低，同時又需要較高的交流輸出電壓的DC/AC功率變換應用場合，則必須加一個額外的DC/DC變換器，如升壓電路或者升壓變壓器等，這就增加了系統的成本、體積和控制復雜性，降低了變換效率。（3）每個橋臂上、下器件不允許直通，否則會損壞器件，引起系統崩潰。因此它的抗電磁干擾能力較差，容易由于干擾而產生開關管誤開通誤關斷而影響系統可靠性。圖2.3.2圖2.3.2b是一個傳統的三相電流源變流器原理的電路結構。對于DC/AC逆變器，一個直流電流源為逆變器主電路——三相逆變橋供電，通過其將直流電能轉換為交流電能向交流負載供電。這里的直流電流源通常是一個電感量相對較大的電抗器，由電池、（1）傳統的電流型逆變器電路其交流負載不得不為電容性或必需并聯電容，以保證電流源逆變器能夠正常工作。（2）其交流輸出電壓只能高于為直流電感供電的直流電壓，因此電流源逆變器是一個升壓型逆變器。因此對于需要寬電壓范圍的應用場合，需要一個額外的DC/DC降壓式變換器。如降壓電路或者降壓變壓器，這個額外的功率變換級增加了系統成本，降低了變換效率。（3）電流型逆變器的逆變橋不能開路，否則會損壞器件，引起系統崩潰。由此它的抗電磁干擾的能力較差，影響了它們的可靠性。綜上所述，電壓源逆變器和電流源逆變器存在下述共同的缺陷：（1）它們可得到的輸出電壓范圍是有限的，或低于、或高于輸入電壓，使得它們的應用場合受到限制。（2）它們的抗電磁干擾能力較差，影響了它們的可靠性。新型Z源逆變器的提出為功率變換提供了一種新的逆變器拓撲和理論，可以克服前述的傳統電壓源和電流源逆變器的不足。圖2.3.2c給出了Z源功率逆變器的一般拓撲結構，它是一個包含電感L1、L2和電容器C1、C2的二端口網絡接成X形，以提供一個Z源，這個Z源網絡，將逆變器主電路與電源或負載耦合。阻抗源電路是阻抗逆變器的能量存儲和濾波元件，它有第二級濾波器，比傳統的逆變器中單獨使用的電感器和電容器能有效的抑制電壓電流脈動。Z源逆變器與傳統的電壓源或電流源最大的不同和獨特之處是它允許逆變橋臂瞬時開路和短路在Z網絡中，當兩個電感器都很小時，接近于零時，Z網絡相當于兩個電容器并聯，成為傳統的電壓源逆變器，因此，對于傳統的電壓源逆變器電容器的要求和物理尺寸相當于阻抗源電路最壞的情況時的要求，考慮到電感器提供附加濾波和能量存儲，相比傳統電壓源逆變器，阻抗源電路要求電容小，其尺寸也小。同理如果這兩個電容器很小接近于零，Z網絡中相當于兩個電感串聯，構成傳統電流源逆變器，因此阻抗源電路要求電感和尺寸都不大。圖2.3.2c與傳統的電壓逆變器或電流源逆變器不同的Z變器既可以以電壓型逆變器模式工作，也可以以電流型逆變器模式工作，它具有以下的獨特點：（1）從電路結構上，以電壓型逆變器模式工作，Z源逆變器的輸入電源為電壓源，主電路為傳統的電壓源逆變器結構，Z源網路輸入阻抗較小，所采用的開關是開關器件和二極管反并聯的組合，負載為感性，輸入阻抗較小。以電流型逆變器模式工作時，Z源逆變器的輸入電源為電流源，主電路為傳統的電流源逆變器結構，Z源網絡輸入阻抗較大，所采用的開關器件和二極管串聯的組合，負載為容性，輸出阻抗較小。（2）從控制方法上，以電壓型逆變器模式工作時，Z源逆變器主電路可以承受瞬時短路，并通過特殊的控制方式引入短路零矢量而為逆變器的升壓提供可能。以電流型逆變器模式工作時，Z源逆變器主電路可以承受瞬時開路，并通過特殊的控制方式引入開路零矢量而為逆變器的降壓提供了可能性。Z源逆變器可以應用于許多工業應用的場合：從家用電器如微波爐、感應炊具到航空航天工業，從個人電腦電源到工業自動化如燃料電池和混合電動汽車。前面提到，Z源逆變器的輸入源可以是電壓源形式，也可以是電流源形式，相應的逆變主電路既可以和傳統電壓源型逆變器相同，也可以和傳統電流源型逆變器相同。因電壓源型逆變電路和電流源型逆變電路本身就具有對偶的拓撲結構，所以電壓型Z源逆變器工作原理分析以及調制策略等相關的方法都可以應用對偶原理延伸到電流型Z源逆變器中。我最終沒有選擇Z型逆變器，雖然它與傳統的逆變器相比存在很多的優越性，可是考慮到我知識的有限和采用這種逆變器將給軟件方面增加一些難度，再加之在技術上的不成熟，也將會帶來一些新的問題，因此,我選擇在電路拓撲結構上屬于電壓型控制逆變電路，而在控制方式上用電流控制型電路，以盡量彌補只用一種逆變器所造成的缺陷。逆變電路如圖2.3.2所示，逆變器原打算采用兩個IGBT,通過對IGBT的通斷控制DC12V轉換AC7V,可是查閱相關資料后發現如果采用IGBT后設計的成本將增會增加因為這里面既包括IGBT本身市場價格較高（相對于MOSFET）而且還要加驅動，鑒于系統的主要設計思路是在滿足要求的情況下，盡可能使得電路結構簡單化，在保證可靠性的前提下盡量的降低成本，最后決定逆變電路采用兩個N-MOSFET內部復合的二極管與原邊構成一個典型的共陽極推挽逆變電路。圖中T0、T1直接由C8051F330圖.3系統檢測、保護部分2.3.31.光伏并網系統作為接入電力系統的裝置，需要設定合理的保護措施保護發電設備的安全以及電網的安全；2.孤島效應會產生很多不良影響，光伏系統作為分布式發電系統的典型代表，如何準確測定孤島效應也是監控保護單元的重要作用；3.太陽能光伏電站尤其是大規模的光伏電站往往建設在荒漠和無人區，智能電量管理和系統狀況檢測上報也是光伏發電系統需要重點考慮的因素。2.3.3并網保護裝置主要實現以下保護功能：低電壓保護、過電壓保護、低頻率保護、高頻率保護、過電流保護以及孤島保護策略等內容。通常大型光伏電站需要設置冗余保護裝置，保證系統故障時及時處理。2.3孤島效應是指并網逆變器在電網斷電時，并網裝置仍然保持對失壓電網中的某一部分線路繼續供電的狀態。當電網的某一區域處于光伏發電的孤島狀態時，電網將不再控制這個電力孤島的電壓和頻率。孤島效應會對光伏發電系統與電網的重連接制造困難，同時可能引起電氣元件以及人身安全危害，因此孤島效應必須避免。目前常用的孤島效應檢測方法主要有兩種，分別是被動檢測方法和主動式檢測方法。(A)被動式孤島檢測：孤島的發生和電網脫離時的負載特性及與電網之間的有功和無功交換有很大的關系。電網脫離后有功的波動會引起光伏系統端口電壓的變化，無功的波動會引起光伏系統輸出頻率的變化。電網脫離后，如果有功或者無功的波動比較明顯，通過監測并網系統的端口電壓或者輸出頻率就可以檢測到孤島的發生，這就是被動式孤島檢測方法的原理。然而在電網脫離后，如果有功和無功的波動都很小，此時被動式檢測方法就存在檢測盲區。（B）主動式孤島檢測：主動式孤島檢測方法中用的比較多的是主動頻移法（AFD），其基本原理是在并網系統輸出中加入頻率擾動，在并網的情況下，其頻率擾動可以被大電網校正回來，然而在孤島發生時，該頻率擾動可以使系統變得不穩定，從而檢測到孤島的發生。這類方法也存在“檢測盲區”，在負載品質因數比較高時，若電壓幅值或頻率變化范圍小于某一值，系統無法檢測到孤島狀態。另外，頻率擾動會引起輸出電流波形的畸變，同時分析發現，當需要進行電能質量治理時，頻率的擾動會對諧波補償效果造成較嚴重的影響。2.3.3大型光伏電站由于地處偏遠地區，常常為無人值守電站。為了準確計量電站的電能輸出及系統運行狀況需要設立智能電量管理及系統狀況監控系統。系統往往基于計算機數據處理平臺以及互聯網技術將分散的發電系統信息收集到集中控制中心進行數據分析處理工作，這部分的工作原理及系統結構在本文中不在詳述。 我本次設計是一個簡單的系統，所以有些方面不用太詳細的考慮，如果考慮太多反倒使一個簡單簡單的系統復雜化，因此在設計電路時，盡量做到用最簡單的電路來實現要達到的要求，但是電網掉電后停止逆變能饋輸出必須考慮，所以必須要有交流電壓和交流電流的檢測。交流電網電壓的檢測應用于電網電動勢前饋、電網交流正弦波過零點時刻的捕獲確定正弦波電壓的啟始點,用于并網電流相位的校正等。電壓隔離/狀態檢測部分如圖2.3.3所示，強弱電的隔離我們通常采用光電隔離，保證系統安全性，檢測部分是在能饋狀態下為系統提供市電過零檢測/掉電中斷（上升沿模式）信號P1.0及市電正負半周識別信號P1.5。在設計中本來是將市電過零和掉電分開用兩個I/O端口檢測，但當從新看了C8051F330手冊之后，發現兩個可以用一個I/O端口來實現市電過零/掉電的檢測，只要采用C8051F330內部看門狗就可以實現掉電的中斷和復電的檢測。電源狀態檢測部分主要信號波形如圖2.圖2.3.3圖2.2.3由于C8051F330和A/D轉換部分的供電電壓在2.7V～3.6V之間，而蓄電池的最小電壓遠遠大于3.6V，所以檢測電壓先要進行分壓，然后在進行檢測，直流側電壓的檢測如圖2.3.3U1=(AR2/(AR1+AR2))×U2=(4.7/(15+4.7)≈0.238*U2，其中AR1=15K，AR2=4.7K，U1表示分壓A/D采樣電壓最大輸出電壓，U2表示電池的實際電壓。通過單片機編程還原實測電壓進行控制。對電池電流的檢測，如果AR3選取不得當，就會產生大功率，這不僅是一種浪費還可能造成原件的損毀，因此我采用一個0.1Ω的取樣電阻，這樣就會減小了大功率的消耗，在電流檢測時進行放大。圖2.3.3b直流側電壓的檢測電路電流檢測部分如圖2.3.3c所示，一個帶有失調電壓補償的同相放大電路，輸入為0.1Ω的取樣電阻,所以系統中輸入信號小于0.5Vp-p（U=I*R，R=0.1Ω）,加之取樣回路時間常數小，不宜采用一般的濾波平均采樣方式，因為如果采用濾波平均采樣方式，電容不夠大，將會導致不能采集到信號，只有較大電容，才能保證信號完整，但這樣又會帶來新問題，如PCB板的增大，電源的消耗，散熱等，故此處采用直接對電流脈沖信號的幅值進行放大及采樣。圖中采用兩個運放，其實起到放大作用的只有一個，U3B的加入只是平衡U3A運放產生零點漂移對系統的影響，U3B的連接就是一個電壓跟隨器。通過分析圖2.2.3即A=(1+CR1/CR0)=（1+6.8/1.8）≈4.8,其中A為電流放大倍數，CR1=6.8K,CR0=1.8K，通過放大最終單片機檢測到的電流就是蓄電池的實際峰值電流（即電池充電導通時電流）。圖系統控制部分光伏逆變器對于功率因數有較高要求，為了準確實現高功率因數逆變，需要對輸出電流進行控制，通常的電流控制方式有兩種：其一是間接電流控制，也稱為相位幅值控制，控制原理簡單，但精度較差，一般不采用；其二是直接電流控制，給出電流指令，直接采集輸出電流反饋，這種控制方法控制精度高，準確率好，系統魯棒性好，得到廣泛應用。系統控制部分如圖2.3.4所示，包括充電(太陽能給電池充電)狀態下的PWM恒流控制及能饋狀態下的SPWM逆變控制。C8051F330的P1.7輸出定義為PCA下的PWM模式，由P1.7、P1.2及P1.4三條控制線通過74HC09實現系統能饋狀態下的SPWM逆變控制及驅動，P0.5為PWM充電。其中，N-MOSFET我選用IRF530芯片，它的絕對額定最大漏源極電壓為100V，絕對額定最大漏極電流為14A（溫度為25℃），P-MOSFET我選用IRF9530芯片，它的絕對額定最大漏源極電壓為-100V，絕對額定最大漏極電流為-14A（溫度為25℃）。圖中PWM充電的工作原理是當P0.5為圖2.3.4系統控制部分2.4系統抗干擾設計2.4.1系統干擾原因從設計和制造的角度來看，造成應用系統容易受干擾的主要原因是：(1)系統電源的抗干擾能力差或功率不足；(2)程序沒有采取抗干擾措施或措施不力；(3)器件間驅動功率不足，處在較臨界狀態；(4)遠距離數據傳輸的電源、電壓偏低；(5)沒有采取屏蔽保護；(6)元件質量低；。2.4.2單片機應用系統的硬件抗干擾設計(1)晶振選擇時鐘頻率低的單片機外時鐘是高頻的噪聲源，除能引起對本應用系統的干擾之外，還可能產生對外界的干擾，使電磁兼容檢測不能達標。在對系統可靠性要求很高的應用系統中，選用頻率低的單片機是降低系統噪聲的原則之一。以8051單片機為例，最短指令周期1μs時，外時鐘是12MHz。而同樣速度的Motorola單片機系統時鐘只需4MHz，更適合用于工控系統。(2)電源主機部分采用單獨的穩壓電路，一片穩壓塊HT7130A，加上較好的濾波電路；外圍電路采用另外的電源供電。(3)輸入、輸出隔離，輸入、輸出信號可加光電耦合器隔離，防止外圍器件動作時產生的回流沖擊系統電路。(4)注意器件的驅動能力一般1個TTL可推動8個TTL或10多個CMOS，而一個CMOS可推動1-2個TTL或20多個CMOS。如果輸出負載過重，會降低輸出電平，使電平處于或低于被驅動器件的輸入門檻電平(TTL：高為2.4V，低為0.4V；CMOS；高為4.5V，低為1.4V)，從而造成系統不穩定。(5)采取屏蔽保護屏蔽可用來隔離空間輻射。對噪聲特別大的部件(如開關電源)，用金屬盒罩起來，可減少噪聲源對單片機的干擾。對容易受干擾的部分，可加設屏蔽金屬罩并接地，使干擾磁信號被短路接地。(6)注意印制電路板的布線與工藝 3原理圖的設計 3原理圖的設計3.1DXP2004原理圖的設計原理圖編輯器實際上就是原理圖的設計系統，用戶可以在該平臺下對電路圖進行編輯與設計各修改。進入原理圖設計窗口的步驟如下：1.首先進入DXP2004系統，執行File(文件)/New(新建)命令建立一個新工程。2.然后執行File(文件)/New(新建)命令分別建立原理圖和電路版圖。3.將所建立的工程和原理圖利用另存為就可改變文件的名稱，點擊圖標即可進入原理圖設計平臺，進行原理圖的設計與編輯。4.進入設計窗口后，可以在首先執行design(設計)/Options(選項)菜單下設置圖紙的風格和大小尺寸等，具體參數設置如下：(1)圖紙方向的設置。在執行design/options后彈出的對話框中，選擇sheetoptions選擇進行設置。其中landscape是橫向，而portait則是縱向圖紙設置。(2)設置圖紙顏色（圖紙邊框底色）。Border選擇項用來設置邊框顏色，在選擇了此項時，系統會彈出顏色對話框，你只需選擇所需顏色后點擊OK鍵后即可。Scheet是設置圖紙底紋顏色。在選擇該選擇頁后同樣會彈出顏色對話框，設置方法同上。(3)系統字體的設置。在點擊Design/options后，選擇changesystemfont按鈕，則可彈出字體對話框，您可以進行字體設置了。(4)電氣節點的設置。在documentoptions對話框中，Electricalgrid單選項是對電氣節點的設置，如果選擇此項，則系統就會將光標自動移動到它的搜索半徑內，并且在該點上顯示一個圓點。(5)在documentoptions對話框中，選擇organization則是進行文檔屬性，名稱，設計單位等進行設置。5.在設置好以上基本的內容后，則對原理圖編輯平臺半截元件庫。（有些不同的元件可能在不同的元件庫，要根據自己所設計的原理圖選擇所要加載的元件庫，具體參照本網站上有關具體說明。這里以基本元件庫加以說明）執行Design/Add/removelibrary菜單，來打開對話框，在彈出的對話框中，選擇DXP2004\Library\sch文件夾下的文件類型為*.ddb的庫元件文件，這里選擇MiscellaneousDevices。加入元件庫后即可在編輯區內進行元件放置與元件屬性的修改了。6.對元件庫進行裝載以后，可通過place(放置)/part（元件）命令直接進元件的放置，也可以用工具條上的按鈕，打開所對應的對話框進行元件的放置。如果要修改元件的屬性，可以直接雙擊所要修改的元件，在彈出的對話框中對所要修改的項進行修改。7.元件放置完以后，下一步工作即是對元件的位置進行調整，元件的調整非常簡單， 西安工業大學畢業設計（論文） 只需要點擊所需移動的元件，按住不放，然后拖到所想要放置的位置放開即可。8.對元件位置調整好以后，即可以對元件進行連線，放線可以直接點擊所想連接元件的管腳，然后按住不放，拖動到另下個元件的所需連接的管腳上，線自然就連接上了。9.作完以上步驟以后，下一步則要對所設計的電路圖進行檢查。若要進行電路圖錯誤檢查，可以使用命令Tools/ERC打開對話框，進行錯誤檢查設置。3.2印制電路板的制作印刷電路板是整個光伏發電并網饋電系統各個部分高密度集合體，印刷電路板設計的好壞對抗干擾能力影響很大，故印刷電路板設計決不單是器件，線路的簡單布局安排，還必須符合抗干擾的設計原則。印制電路板的制作可分為手動和自動兩種，制作的全過程是：準備原理圖；生成網絡表；設計版面；裝入網絡表并調整布局；自動布線；手動調整。這個過程是很靈活的。3.2.1布局規劃完電路板，裝入了網絡表和元件，便可以開始對元件進行布局了。元件布局的好壞將影響電路板的優劣，在布局過程中，必須考慮機械要求、熱效應、信號完整性，以及布線等各種問題，多次考慮，合理安排。我們采用自動布局和手動布局相結合的方法。元件布局首先要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時，印制線條長，阻抗增大，抗干擾能力下降，成本也增加；PCB尺寸過小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。在確定PCB尺寸后，再確定特殊元件的位置。最后，根據電路的功能單元，對電路的全部元器件進行布局。在確定特殊元件的位置時要遵守以下原則：盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設法減少它們的分布參數和相互之間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨的太近，輸入和輸出元件盡量遠離。一些元器件或導線之間可能有較高的電位差，應加大它們之間的距離，以避免放電引出的短路。根據電路功能單元，對電路的全部元器件進行布局時，要符合以下原則：按電路的流程安排各個功能電路單元的位置，使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致方向。以每個功能電路的核心元件為中心,圍繞它進行布局，元器件應均勻、整齊、緊湊的排列在PCB上。盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。布局的過程中，應盡量將相關聯的元器件就近放置，以減短走線的長度；時鐘電路、晶振、電容應緊貼相接的芯片，這樣有利于抗干擾，提高電路工作的可靠性。位于電路板邊緣的元器件，與電路板邊緣一般不小于2mm.電路板的最佳形狀為矩形。3.2.2布線布線是重要的抗干擾措施，本設計首先對電路進行自動布線，由于是按照一定的規則進行的，其中肯定存在一些不太令人滿意的地方，另外為了安裝、防止干擾等原因，對元件的位置、布線的寬度等提出的要求，是無法通過計算機的自動布線來實現的，因此，必須對自動布線后的印制電路板進行手工調整。在整個布線過程中，應遵守以下原則：輸入輸出端用的導線應盡量避免相鄰平行。最好加線間地線，以免發生反饋耦合。印刷板導線的最小寬度主要由導線與絕緣基板間的粘附強度和流過它們的電流值決定.對于集成電路，尤其數字電路，通常選用0.02～0.3mm導線寬度。當然，只要允許，還是盡可能用寬線。尤其是電源線和地線，電源線和地線應接成樹狀，盡量加粗，使它能通過三倍于印刷板上的允許電流。如有可能，接地線應在2～3mm以上。導線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對于集成電路，其間距最小可為0.5mm。印制導線拐彎處一般取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路中會影響電氣性能。此外，盡量避免使用大面積銅箔，否則，長時間受熱時，易發生銅箔膨脹或脫落現象。必須用大面積銅箔時，最好用柵格狀.這樣有利于排除銅箔與基板粘合劑受熱產生的揮發性氣體。數字地與模擬地分開。若線路板上即有邏輯電路又有線性電路，應使它們盡量分開。低頻電路的地應盡量采用單點并聯接地，實際布線有困難時，可部分串聯后再并聯接地。高頻電路宜采用多點串聯接地，地線應短而粗。3.2.3退藕電容配置設計的常規做法之一是在印制板的各個關鍵部件配置適當的退藕電容。退藕電容的一般配置原則是：電源輸入端跨接10～100uf的電解電容。如有可能，接100uf以上的更好。原則上每個集成電路芯片都應布置一個0.01uf的瓷片電容，如遇印制板空隙不夠，可每4～8個芯片布置一個1～10uf的瓷片電容。對于抗噪能力弱，關斷時電源變化大的器件，如RAM、ROM存儲器件，應在芯片的電源線和地線之間直接接入退藕電容。電容引線不能太長，尤其是高頻旁路電容不能有引線。3.2.4可靠性即使電路原理圖設計正確，印制電路板設計不當，也會對電子設備的可靠性產生不利影響。因此，在設計印制電路板的時候，應注意采用正確的方法。3.2.5地線設計在電子設備中，接地是控制干擾的重要方法。如能將接地和屏蔽正確結合起來使用，可解決大部分干擾問題。電子設備中地線結構大致有系統地、機殼地(屏蔽地)、數字地(邏輯地)和模擬地等。在地線設計中應注意以下幾點：1.正確選擇單點接地與多點接地在低頻電路中，信號的工作頻率小于1MHz，它的布線和器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環流對干擾影響較大，因而應采用一點接地。當信號工作頻率大于10MHz時，地線阻抗變得很大，此時應盡量降低地線阻抗，應采用就近多點接地。當工作頻率在1～10MHz時，如果采用一點接地，其地線長度不應超過波長的1/20，否則應采用多點接地法。2.將數字電路與模擬電路分開

電路板上既有高速邏輯電路，又有線性電路，應使它們盡量分開，而兩者的地線不要相混，分別與電源端地線相連。要盡量加大線性電路的接地面積。3.盡量加粗接地線

若接地線很細，接地電位則隨電流的變化而變化，致使電子設備的定時信號電平不穩，抗噪聲性能變壞。因此應將接地線盡量加粗，使它能通過三位于印制電路板的允許電流。如有可能，接地線的寬度應大于3mm。4.將接地線構成閉環路

設計只由數字電路組成的印制電路板的地線系統時，將接地線做成閉環路可以明顯的提高抗噪聲能力。其原因在于：印制電路板上有很多集成電路元件，尤其遇有耗電多的元件時，因受接地線粗細的限制，會在地結上產生較大的電位差，引起抗噪聲能力下降，若將接地結構成環路，則會縮小電位差值，提高電子設備的抗噪聲能力。3.2.6電磁兼容性設計電磁兼容性是指電子設備在各種電磁環境中仍能夠協調、有效地進行工作的能力。電磁兼容性設計的目的是使電子設備既能抑制各種外來的干擾，使電子設備在特定的電磁環境中能夠正常工作，同時又能減少電子設備本身對其它電子設備的電磁干擾。1.選擇合理的導線寬度

由于瞬變電流在印制線條上所產生的沖擊干擾主要是由印制導線的電感成分造成的，因此應盡量減小印制導線的電感量。印制導線的電感量與其長度成正比，與其寬度成反比，因而短而精的導線對抑制干擾是有利的。時鐘引線、行驅動器或總線驅動器的信號線常常載有大的瞬變電流，印制導線要盡可能地短。對于分立元件電路，印制導線寬度在1.5mm左右時，即可完全滿足要求；對于集成電路，印制導線寬度可在0.2～1.0mm之間選擇。2.采用正確的布線策略采用平等走線可以減少導線電感，但導線之間的互感和分布電容增加，如果布局允許，最好采用井字形網狀布線結構，具體做法是印制板的一面橫向布線，另一面縱向布線，然后在交叉孔處用金屬化孔相連。

為了抑制印制板導線之間的串擾，在設計布線時應盡量避免長距離的平等走線，盡可能拉開線與線之間的距離，信號線與地線及電源線盡可能不交叉。在一些對干擾十分敏感的信號線之間設置一根接地的印制線，可以有效地抑制串擾。為了避免高頻信號通過印制導線時產生的電磁輻射，在印制電路板布線時，還應注意以下幾點：1.盡量減少印制導線的不連續性，例如導線寬度不要突變，導線的拐角應大于90度禁止環狀走線等。2.時鐘信號引線最容易產生電磁輻射干擾，走線時應與地線回路相靠近，驅動器應緊挨著連接器。3.總線驅動器應緊挨其欲驅動的總線。對于那些離開印制電路板的引線，驅動器應緊緊挨著連接器。4.數據總線的布線應每兩根信號線之間夾一根信號地線。最好是緊緊挨著最不重要的地址引線放置地回路，因為后者常載有高頻電流。抑制反射干擾為了抑制出現在印制線條終端的反射干擾，除了特殊需要之外，應盡可能縮短印制線的長度和采用慢速電路。必要時可加終端匹配，即在傳輸線的末端對地和電源端各加接一個相同阻值的匹配電阻。根據經驗，對一般速度較快的TTL電路，其印制線條長于10cm以上時就應采用終端匹配措施。匹配電阻的阻值應根據集成電路的輸出驅動電流及吸收電流的最大值來決定。電源部分的干擾抑制技術單片機系統中的各個單元都需要直流電源供電，目前廣泛使用兩種電源，一種是串聯型穩壓電源，另一種是開關電源。據統計分析，單片機系統有70%左右的干擾是通過電源耦合進來的，因而，必須采取措施提高電源的干擾抑制能力，常用的方法有以下幾點：1.使用電源濾波器；2.在每塊PCB的電源與地之間并接去耦電容；3.選用壓敏電阻或TVS器件來吸收電路中的浪涌干擾；4.在串聯型穩壓電源的輸入、輸出端增加電容濾波；5.如單片機系統采用開關電源，則應注意采用RC吸收電路抑制浪涌電壓；注意：交流電與直流低壓之間的距離，并用地線隔開；直流低壓與開關管的調整電路之間用光耦隔開；采用屏蔽措施進一步減少開關電源的干擾。 4結論 4結論4.1全文總結通過本次畢業設計，我系統地學習了有關單片機方面相關的知識，同時了解了如何利用網絡資源和單片機的知識來實現硬件電路功能。在理解硬件電路原理的基礎上應用DXP2004軟件畫出PCB。畢業設計不單單是對一個題目的研究學習，而重點是在檢驗一個人在大學四年里所學知識掌握程度及綜合能力的發揮。通過本次設計可以從側面反映出一個合格大學生的綜合素質，不只是理論而更在實踐操作。通過畢業設計這個實踐過程，使我認識到理論知識和實踐之間是存在一定差距的。只有將理論知識與實踐很好的結合起來，才能將設計做的更好。在本次設計過程中，我不但學會了一定的理論知識還學會了如何去查閱各類資料、書籍、網絡檢索。在現在社會高速發展大趨勢下，掌握盡可能多的信息資料顯得尤為關鍵。學會如何快捷、方便、準確的查閱自己所需要的資料是我的最大收獲之一。為了查一個原理或知識點，可能會觸及到很多知識，很長見識！經過查閱多種參考資料，才能更深刻的理解，從而將書本上的理論應用于今后的實際工作中去，這種能力的培養對我將來的工作和實踐將會起到巨大的促進作用。我也充分感受到了自己的缺點和不足，這些都在老師的指導和嚴格要求下有所改正，在今后的工作和學習中，我會更加嚴格的要求自己，努力做的更好。4.2設計過程的重點難點本設計的主要難點在于對實際線路的分析及設計，其中面臨的主要問題是對單片機的學習和對相關芯片的性能特征的掌握。本設計中為了盡量實現系統的可行性和簡便性，開始對系統的各個部分進行分析，爭取可以實現最優控制，實現設計的功能，逆變器的選擇以及逆變電路的選擇，如采取電壓型和電流型逆變器的共同使用，對于逆變電路使用推挽的方式，以及單片機的SPWM控制等。。在整個設計過程中，由于沒有實際的設計經驗和對單片機了解得不夠和對有關芯片電壓電流的計算，所以遇到了很多的困難和問題，但在師老師精心的指導和親切關懷下，在同學的幫助下，都一一的克服和解決了。在這個過程中我也學到了許多以前不曾知道的知識。參考文獻PAGE27參考文獻[1]李廣弟單片機基礎[M]北京：航空航天大學出版社，1994.6:187-203[2]求是科技編著單片機典型外圍器件及應用實例北京：人民郵電出版社，2006:160-167[3]王毅編著單片機器件應用手冊[M]北京：人民郵電出版社，1994.5[4]竇振中編著單片機外圍器件實用手冊．輸出通道器件分冊北京：北京航空航天大學出版社，2003:256-271[5]沙占友,孟志永,王彥朋等著單片機外圍電路設計[M]北京：電子工業出版社，2006:76-99[6]劉光斌等編著單片機系統實用抗干擾技術[M]北京：人民郵電出版社，2003:177-203[7]清源計算機工作室編Protel99SE電路設計與仿真[M]北京：機械工業出版社，2001:206-276[8]肖玲妮，袁增貴編著Protel99SE印刷電路板設計教程[M]北京：清華大學出版社，2003:93-166[9]王栓柱主編；楊志亮副主編Protel99SE印刷電路板設計技術[M]西安：西北工業大學出版社，2002:139-201[10]熊偉林主編模擬電子技術及應用[M]北京：機械工業出版社，2003:45-56[11]莊效桓,李燕民編模擬電子技術[M]北京：機械工業出版社，1998.2:33-101[12]閻石主編數字電子技術基礎[M]北京：高等教育出版社，1981.9:144-262[13]ThomasLFloyd:ElectronicDevices,5thed,Prentice-HallInc,NewJersey,1999:75-86[14]高如云等箸通訊電子線路西安：西安電子科技大學出版社，1994.10[15]陳松金鴻編電子設計自動化技術：Multisim2001與Protel99se東南大學出版社2003.08:269-303[16]KimHyoung-Tae.HowtouseKEIL8051CComputer.YangseogakpublishCompany,2001:1-19[17]OhtaniYoshimitsu，InternationalstandardizationofcontactleCcard[J].NTTRev,2002,14(5):61–63.[18]LouisW.Hrusks，SmartBatteriesandLithiumIonVoltageProfiles，DirectorRechargeableBatteries97.3[19]H.LI，NatualofInterfaceofserry51single-chipMicrocomputer.pressofAeronauticsandAerospace，UniversityofBEIJING，1993.致謝致謝感謝導師師公社老師的關心、指導和教誨。師老師一絲不茍的作風，嚴謹求實的態度，踏踏實實的精神，不僅教會了我知識，而且教我做人，對師老師的感激之情是無法用言語表達的。作者在攻讀學士學位期間的工作自始至終都是在師老師全面、具體的指導下進行的。師老師多次為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。師老師淵博的學識、敏銳的思維、民主而嚴謹的作風，使學生受益匪淺，終生難忘。感謝我的同學和朋友們對我的關心和幫助。畢業設計（論文）知識產權聲明畢業設計（論文）知識產權聲明畢業設計（論文）知識產權聲明本人完全了解西安工業大學有關保護知識產權的規定，即：本科學生在校攻讀學士學位期間畢業設計（論文）工作的知識產權屬于西安工業大學。本人保證畢業離校后，使用畢業設計（論文）工作成果或用畢業設計（論文）工作成果發表論文時署名單位仍然為西安工業大學。學校有權保留送交的畢業設計（論文）的原文或復印件，允許畢業設計（論文）被查閱和借閱；學校可以公布畢業設計（論文）的全部或部分內容，可以采用影印、縮印或其他復制手段保存畢業設計（論文）。（保密的畢業設計（論文）在解密后應遵守此規定）畢業設計（論文）作者簽名：指導教師簽名：日期：畢業設計（論文）獨創聲明畢業設計(論文)獨創聲明秉承學校嚴謹的學風與優良的科學道德，本人聲明所呈交的畢業設計（論文）是我個人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，畢業設計（論文）中不包含其他人已經發表或撰寫過的成果，不包含他人已申請學位或其他用途使用過的成果。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了致謝。畢業設計（論文）與資料若有不實之處，本人承擔一切相關責任。畢業設計（論文）作者簽名：指導教師簽名：日期：附錄附錄PAGE29附錄附錄A：系統硬件原理圖外文原文及翻譯28附錄B：PCB圖（總圖）PAGE44外文原文及翻譯西安工業大學畢業設計（論文）C8051F3308KBISPFLASH微控制器模擬外設?10位ADC轉換速率可達200ksps可多達16個外部單端或差分輸入VREF可在內部VREF、外部引腳或VDD中選擇內部或外部轉換啟動源內置溫度傳感器?10位電流輸出DAC?比較器可編程回差電壓和響應時間可配置為中斷或復位源小電流（<0.4μA）在片調試?片內調試電路提供全速、非侵入式的在系統調試?支持斷點、單步、觀察/修改存儲器和寄存器?比使用仿真芯片、目標仿真頭和仿真插座的仿真系統有更優越的性能?廉價而完整的開發套件供電電壓…………2.7V-3.6V?典型工作電流：6.4mA@25MHz9μA@32KHz?典型停機電流：0.1μA溫度范圍：-40°C-+85°C高速8051微控制器內核?流水線指令結構；70%的指令的執行時間為一個或兩個系統時鐘周期?速度可達25MIPS（時鐘頻率為25MHz時）?擴展的中斷系統存儲器?768字節內部數據RAM（256+512）?8KBFLASH；可在系統編程，扇區大小為512字節數字外設?17個端口I/O；均耐5V電壓，大灌電流?硬件增強型UART、SMBus和增強型SPI串口?4個通用16位計數器/定時器?16位可編程計數器/定時器陣列（PCA），有3個捕捉/比較模塊?使用PCA或定時器和外部時鐘源的實時時鐘方式時鐘源?兩個內部振蕩器：24.5MHz，±2%的精度，可支持無晶體UART操作80/40/20/10kHz低頻率、低功耗振蕩器?外部振蕩器：晶體、RC、C、或外部時鐘?可在運行中切換時鐘源，適用于節電方式封裝：20腳MLP1.系統概述C8051F330器件是完全集成的混合信號片上系統型MCU。下面列出了一些主要特性，有關某一產品的具體特性參見表1.1。高速、流水線結構的8051兼容的CIP-51內核（可達25MIPS）全速、非侵入式的在系統調試接口（片內）真正10位200ksps的16通道單端/差分ADC，帶模擬多路器10位電流輸出DAC高精度可編程的25MHz內部振蕩器8KB可在系統編程的FLASH存儲器768字節片內RAM硬件實現的SMBus/I2C、增強型UART和增強型SPI串行接口4個通用的16位定時器具有3個捕捉/比較模塊和看門狗定時器功能的可編程計數器/定時器陣列（PCA）片內上電復位、VDD監視器和溫度傳感器片內電壓比較器17個端口I/O（容許5V輸入）具有片內上電復位、VDD監視器、看門狗定時器和時鐘振蕩器的C8051F330/1是真正能獨立工作的片上系統。FLASH存儲器還具有在系統重新編程能力，可用于非易失性數據存儲，并允許現場更新8051固件。用戶軟件對所有外設具有完全的控制，可以關斷任何一個或所有外設以節省功耗。片內SiliconLabs二線（C2）開發接口允許使用安裝在最終應用系統上的產品MCU進行非侵入式（不占用片內資源）、全速、在系統調試。調試邏輯支持觀察和修改存儲器和寄存器，支持斷點、單步、運行和停機命令。在使用C2進行調試時，所有的模擬和數字外設都可全功能運行。兩個C2接口引腳可以與用戶功能共享，使在系統調試功能不占用封裝引腳。每種器件都可在工業溫度范圍（-45℃到+85℃）內用2.7V-3.6V的電壓工作。端口I/O和/RST引腳都容許5V的輸入信號電壓。C8051F330采用20腳MLP封裝（見圖1.1和圖表1.1產品選擇指南MIPS（峰值）FLASH存儲器RAM校準的內部24.5MHz振蕩器內部80KHz振蕩器SMBus/12增強型SPIUART定時器(16位)可編程計數器陣列數字端口I/O10位200ks