如今把握當前國內外受關注的綠色環保概念，開發與生產太陽能光伏組件及太陽能光伏系統，并不斷開發適合國際、國內市場需求的系列應用產品，是符合“讓太陽發電，地球更清潔，造福人類”的宗旨。而作為數字信號控制器(DSC)在其開發應用上可謂是恰到好處并且是多方面的，如綠色能源、數字電源、照明、家用電器、工業控制、車載產品、醫療及計量等?；跀底挚刂破鞯募夹g在工業應用中的優勢，本文將對DSC技術在太陽能逆變器中的應用作分析說明。既然是在太陽能逆變器中應用，為此應對與太陽能有關的理念先作介紹。

      太陽能理念

      太陽能光伏組件及太陽能光伏系統，其產品生產從單晶硅棒、硅片、電池片到組件，并在系統工程的設計與集成獲得了迅速發展并在新能源發電、電力、通信、消防、航空和車船等領域獲得廣泛應用。

      1、太陽能光伏技術。

      太陽能是各種可再生能源中.重要的基本能源，通過轉換裝置把太陽輻射能轉換成電能利用的屬于太陽能光發電技術，光電轉換裝置通常是利用半導體器件的光伏效應原理進行光電轉換的，因此又稱太陽能光伏技術。光伏電池的基本特征為：當光線照射太陽電池表面時，一部分光子被硅材料吸收，光子的能量傳遞給硅原子，使電子發生躍遷成為自由電子，在P-N結兩側集聚形成了電位差，當外部接通電路時，在該電壓的作用下，將會有電流流過外部電路產生一定的輸出功率。這個過程的實質是：光子能量轉換成電能的過程。

      2、光伏發電系統的構成與類型。

      一套基本的太陽能光伏發電系統是由太陽能電池板、控制器、逆變器和蓄電池構成。光伏發電系統有兩大類：并網發電和獨立發電。并網發電系統為太陽能電池方陣發出的電能經過并網逆變器將電能直接輸送到交流電網上，或將太陽能所發出的電經過并網逆變器直接為交流負載供電，獨立發電系統為太陽能電池方陣發出的電能經蓄電池充電并經過逆變器將直流轉換成交流電。應該說太陽能光伏系統可在太陽能風力發電控制器、逆變電源、并網逆變電源等多種綠色能源得到廣泛應用。值此重點對DSC技術在太陽能逆變器中應用作分析。

      太陽能逆變器系統應用方案

      1、問題的提出。

      全球范圍內能量的未來獲取方式是一個新興的焦點問題。礦物燃料的多個替代解決方案已經展開研究，并將在全球各地區進入了工業化的生產過程。光伏并網發電是將太陽能電池陣列所發出的直流電轉變為交流電饋送電網，是太陽能發電走向可持續發展的必由之路。太陽能是.廣泛的替代能源之一，其重點放在光伏(PV)系統的交付上，這包括用于電力公用事業、商用建筑以及個人住宅的高性能太陽能逆變器。逆變器是整個太陽能系統的關鍵部件，可將PV電池的可變DC電壓輸出轉換成清潔的50Hz或60 Hz正弦電流，適用于商用電網或本地電網供電。

      作為光伏并網發電系統(如組合型)，整個系統由控制系統和功率主電路兩部分組成。功率主電路使用大功率智能功率模塊IPM，控制系統以DSP為核心，檢測直流側及網側的電量信號，通過.大功率尋優，電壓、電流調節，以及空間矢量PWM波形發生控制，向功率驅動回路發出控制指令，將太陽能直流轉換單元輸出的直流電變換成交流電，并回饋至電網。太陽能并網逆變器是并網發電系統的核心部分，其主要功能是將太陽能電池板發出的直流電逆變成單相交流電，并送人電網。為此有必要對逆變電源技術特征作說明。

      2、何謂逆變電源。

      逆變電源是將直流電轉變為交流電的裝置，是太陽能、風力發電系統的核心部件。根據產品設計情況分為：太陽能、風力發電專用正弦波逆變電源；經濟型太陽能、風力發電控制逆變一體機；太陽能并網逆變電源與風力發電并網逆變電源等四類。而其太陽能、風力發電專用正弦波逆變電源是太陽能、風力發電系統的核心部件，該電源針對新能源發電系統的特點來設計制造，主要應用于太陽能電站，風力發電站，風、光、油、蓄互補發電系統和戶用太陽能供電系統。

      3、DSC為控制系統的太陽能并網逆變電源設計方案。

      由于DSP芯片是DSC核心部件，所以太陽能并網逆變電源設計方案是基于DSP技術的設計方案。值此以TMS320C2000TM DSP為典型應用作分析。因為以TMS320C2000TM DSP的平臺能夠.佳地響應太陽能逆變器多條實施線路的實時挑戰。故以TMS320C2000TM DSP為典型應用作分析。該TMS320028xTM，內核32位CPU以150MHz的.高頻率運行，能夠高效地執行在.大功率點下操作面板所需的高精度算法，可確保.高的電源轉換效率，甚至在.苛刻與不斷變化的條件下也是如此。DC/AC轉換器主橋的驅動由TMS320C 2000器件高度靈活的PWM模塊執行并與片上高速12位ADC配合使用，調節所需的電流與電壓，從而獲得.常見的正弦波形。用TMS320C2000 DSP為控制系統的太陽能并網逆變電源設計方案示意框圖。太陽能并網逆變電源設計方案由控制系統和功率主電路兩部分組成。

      C2000片上高速12位ADC可對電池電壓、電池溫度、環境溫度與計量計數器的模擬量迸行A/D轉換。DC/DC變換環節調整光伏陣列的工作點，使其跟蹤.大功率點。所以在太陽能電池板后接Boost升壓斬波器，將電壓升到400V，這樣設計有利于提高系統的效率，也便于后級全橋逆變器并網控制。而DC/AC逆變環節主要使輸出電流與電網電壓同相位，同時獲得單位功率因數。

      對于控制系統，當控制電路上電后，首先檢測電網參數和光伏電池的電壓，當網壓正常時，全橋逆變器工作在PWM整流器狀態，中間電壓為400V左右。逆變器工作過程中，由控制芯片DSP檢測中間電壓、并網電流，如果中間電壓過高或者并網電流超過.大電流時，由控制芯片封鎖全橋逆變器和Boost升壓斬波器的開關管控制脈沖，同時斷開繼電器。延時一段后再嘗試重新啟動，若故障仍然存在，則斷開逆變器，DSP能快速響應命令。太陽能電池輸出的.大功率隨著光照強度和溫度的變化而變化，系統的.大功率跟蹤由前級Boost升壓斬波器控制。為實現與電網電壓同頻同相的并網電流，其由后級全橋逆變器控制。他們的控制都是由DSP芯片TMS320C2000協調完成逆變器的設計。

      除上述DSC為控制系統的太陽能并網逆變電源以外，本文還將對太陽能風力發電系統應用、太陽能及風力發電的控制器及風機并網逆變電源等技術與應用作簡介。

      4、太陽能風力發電系統應用。

      太陽能風力發電系統利用自然能源，取之不盡，用之不竭。它的利用不僅解決我國目前8000萬無電居民的用電問題，而且可改善目前全球日趨嚴重的環境污染問題。除此之外，它的利用給用戶帶來巨大的經濟效益。據統計，架設5公里電線及以后的電費投資，遠遠大于太陽能風力發電系統的一次性投資。風光互補發電系統見圖4所示。由于太陽能與風能的互補性強，風光互補發電系統在資源上彌補了風電和光電獨立系統在資源上的缺陷。同時，風電和光電系統在蓄電池組和逆變環節是可以通用的，所以風光互補發電系統的造價可以降低，系統成本趨于合理。

      5、太陽能及風力發電的控制器。

      控制器是有效控制太陽能或風機發出的電力向蓄電池充電，蓄電池向負載放電，使蓄電池在安全工作電壓、電流范圍內工作的裝置。它的控制性能直接影響蓄電池使用壽命和系統效率。

      6、光伏風力發電系統專用上位機軟件。

      該軟件為用戶提供一個遠程監管供電、用電設備的在線系統，配合多功能離網、并網逆變電源，對系統進行實時數據顯示與處理、系統功能分析、系統事故追憶、各種文檔備份、用戶級別選擇、實現遠程特定功能控制、新用戶電源使用學習、在線幫助等功能。具體功能如下：①實時數據顯示與處理：對于系統電量、事故記錄等非實時數據，根據電源系統采集周期，做定時采集，打包。在系統相應采集周期設定時間段內進行處理并備份。②事故追憶：具備詳細的事故記錄(精確到秒，以時間段顯示，同時記錄系統所有運行參數備查)；多種查詢方式(按站點、時間、日期及起組合方式)；報表生成和打?。粩祿浖蛿祿布浞?。③告警功能：具備報警參數設定，告警參數顯示與保持。提供聲音(內容可以自行選擇，滿足個性需求，同時提供pc機內部蜂鳴器報警，為用戶節約電能)、光、短信、郵件、電話等報警方式。④安全模式：對用戶提供權限管理、密碼登錄、無誤操作設計，升級電源知識數據庫，新電源用戶學習影像資料；對電源設備實時控制，參數全面具體，防誤操作處理。⑤附加功能與人性化設計：數據顯示多樣化；避免重復運行的設計；還可實現無線監控。