光伏并网发电设计毕业设计方案.doc

摘 要
光伏发电是一种直接将太阳能辐射转换成为电能新型发电技术。其系统涉及光伏电池、变换器、蓄电池、控制器四大某些。本文从实验角度，对光伏并网发电系统进行模仿。基本思路是在单片机C8051F020控制作用下采用正弦波脉宽调制技术（SPWM）对系统进行控制，主电路采用MOSFET为重要元器件单相桥式逆变电路，经滤波电路滤波后变压进行输出。基于此，本设计采用单片机自身PGA模块，定期器模块，完毕相应控制功能，使光伏发电频率紧跟模仿电网频率，绝对误差不大于1%，同步实现光伏最大功率跟踪，在负载变化范畴内DC-AC变换效率可达70%以上，该系统性能相对稳定，可以满足本次设计需要。
核心词：C8051F020 SPWM 最大功率点跟踪 光伏并网发电

Abstract
Photovoltaic power generation is a direct solar radiation is transformed into electricity will be the new power generation technology. The system includes pv batteries，converter，batteries，controller four most. This paper，from the point of view of experiment of photovoltaic (pv) grid power system simulation. The basic idea is C8051F020 SCM control action in the sinep ulse-width modulation technology (SPWM) the system is controlled，main circuit adopts MOSFET as the main components of single-phase bridge type inverter circuits，the filter circuit for output variable pressure filtered. Based on this，this design USES the microcontroller itself，timer modules of PCA module，completing the corresponding control function，make photovoltaic power frequency follows simulation grid frequency，the absolute error less than 1%，but also achieve the most power tracing，in photovoltaic load changes range DC - AC conversion efficiency may reach 70% above，this system performance relative stability，can satisfy the need of this design

Keywords： C8051F020 SPWM The maximum power point tracking Photovoltaic (pv) grid generation

目 录
第一章 光伏并网系统国内外发呈现状 - 1 -
§1-1 国外光伏并网系统发展和趋势 - 1 -
§1-2 国内光伏并网发电发展 - 1 -
第二章 与电网并网光伏发电系统 - 2 -
第三章 光伏并网发电模仿装置系统总体设计方案 - 4 -
§3-1 系统基本工作原理 - 4 -
§3-2 系统总体设计框图 - 4 -
第四章 系统硬件设计 - 4 -
§4-1 单片机方案选取 - 4 -
§4-2 DC-AC变换电路设计 - 5 -
§4-3 驱动电路方案设计 - 5 -
§4-4 显示模块方案选取 - 6 -
§4-4 滤波模块设计 - 7 -
§4-5 欠电压保护和过电流保护电路 - 7 -
第五章 理论分析与计算 - 7 -
§5-1 MPPT控制办法与参数计算 - 7 -
§5-2 同频、同相控制办法与参数计算 - 8 -
§5-3 滤波参数计算 - 8 -
第六章 软件设计 - 9 -
§6-1 主控程序流程图 - 9 -
§6-2 SPWM波实现 - 9 -
§6-3 频率测量程序流程图 - 10 -
§6-4 欠电压过电流程序流程图 - 11 -
第七章 特殊器件简介 - 12 -
§7-1 C8051F020 - 12 -
§7-2 集成电路IR2113 - 14 -
§7-3 运算放大器LF356 - 15 -
第八章 调试及性能分析 - 16 -
§8-1 测试仪器阐明 - 16 -
§8-2 测试方案 - 16 -
§8-3 测试数据分析 - 17 -
总结 - 17 -
参照文献 - 18 -
道谢 - 19 -
附录A 主程序清单 - 19 -

第一章 光伏并网系统国内外发呈现状
§1-1 国外光伏并网系统发展和趋势
太阳能光伏发电技术开发始于20世纪50年代。光伏发电系统可以分为并网系统、离网系统和混合系统，其中光伏并网发电系统是家庭和商业最受欢迎光伏系统。逆变器将光伏阵列发出直流电转换为交流电并与地方电网连接，使得发出富余电量都可出售给电网，夜晚则可从电网买电。随着全球能源形势趋紧，太阳能光伏发电作为一种可持续能源代替方式于近年得到迅速发展，并一方面在太阳能资源丰富国家，如德国和日本得到了大面积推广和应用。
当前，世界上大多数国家都把太阳能运用作为重点研究、开发当前国际上对太阳能资源已经十分注重。20世纪70年代以来，鉴于常规能源供应有限性和环保压力，世界上许多国家掀起了开发运用太阳能和可再生能源热潮。运用太阳能发电光伏发电技术被用于许多需要电源场合，上至航天器，下至小朋友玩具，光伏电源无处不在。过去，由于太阳电池生产成本居高不下，光伏发电大多作为专用独立运营系统应用在如航天，边防海岛，或是边远地区示范工程等。但是近年来，新型光伏材料浮现，产品价格不断下降，转换效率提高，电力电子器件高频化，高性价比微解决器推出，先进控制方略应用，使得光伏并网技术研究和推广日益受到注重。光伏产业发生了巨大变化，己经开始向并网发电转变。
并网发电己经成为光伏发电发展趋势。并网发电开始于80年代初，但由于当时成本过高，且环境效益还不是很明显，使得电力公司难以接受。为缓和能源危机，大力运用太阳能，推动光伏发电迅速发展，西方某些发达国家纷纷出台关于政策、法规来扶持光伏并网产业。1999年以来在世界各国，特别是美国、日本、德国等发达国家先后发起大规模国家光伏发展筹划和太阳能屋顶筹划刺激和推动下，世界光伏产业以每年30%以上增长率保持着高速发展。作为一种可再生清洁能源，光伏发电将在21世纪前半期超过核电成为最重要基本能源之一。如德国“可再生能源电力供应法”中规定开始执行光伏发电上网电价0.99马克/KWh优惠政策。日本早在1994年就开始实行“新阳光筹划”，当前己安装近7万个太阳能屋顶，预测到要安装100万个太阳能屋顶,美国于1997年提出“百万太阳能屋顶筹划”，规划到为100万个家庭安装太阳能屋顶，每个光伏屋顶将有3到5千瓦光伏并网发电系统。英国“可再生能源法”于初生效，该法强制所有电力供应商要在三年内用可再生能源提供3%以上电力，可再生能源电力要达到10.4%。近30年来，太阳能运用在研究开发、商业化生产、市场开拓方面都获得了长足发展，成为世界范畴内迅速、稳定发展新兴产业之一。涉及太阳能在内可再生能源在21世纪将会此前所未有速度发展，并将逐渐成为人类基本能源之一。
§1-2 国内光伏并网发电发展
国内于1958年开始研究太阳电池，并于1971年成功地初次应用于国内发射东方红二号卫星上。80年代后来，国家开始对光伏工业和光伏市场发展给以支持，使得国内十分弱小太阳电池工业得到巩固和发展并在许多有用领域建立了示范。国内光伏发电研究开发工作，通过几十年努力，获得了不小成就，在光伏水泵系统、通信光伏电源系统、微波中继站，阴极保护光伏电源系统，家用光伏电源系统，风光互补发电系统等系统技术方面，也获得了不少研究成果和工程经验。在国家实行西部大开发发展战略和国内绿色环保工业开始升温背景下，国家计委启动了西部地区送电到乡项目，耗资近20亿人民币，有力地推动了国内光伏产业发展通过国家“七五”、“八五”、“九五”以及“十五”筹划，国内己经在户用系统、通信电源、光伏水泵、光伏并网方面获得了某些技术成果。
在大型光伏电站方面，中科院电工研究所于在深圳世博园成功地实行了IMwp容量大型光伏并网电站，该电站成为国内首座大型兆瓦级并网光伏电站。国家科技部己做出相应规划，有环节地推动有关科技创新研究、示范及其产业化进程。上海市政府联合众多太阳能知名公司启动了“十万屋顶光伏发电筹划”，拉开了国内太阳能发电大规模应用序幕。随后，由尚德太阳能电力有限公司承建无锡市政府40KW屋顶光伏并网发电系统也吹响了江苏“一千个屋顶光伏发电工程”号角。这些工程启动实行，将在一定限度上代表国际上最先进用能方式，并将直接影响到国内将来能源运用发展方向。上海、江苏等地区履行“太阳能屋顶工程”。8月31日，中华人民共和国第一座直接与高压并网100Kwp光伏发站在西藏羊八井建成并一次并网成功，顺利投入运营;北京绿色奥运某些用电也将由太阳能发电提供，中华人民共和国普及光伏并网发电系统已拉开序幕。国内光伏产业虽然在近年获得了一定发展，但相比于蓬勃发展世界光伏工业，中华人民共和国光伏工业还处在起步阶段，光伏产量和安装容量仅为世界1%左右。由于政策、资金等因素制约，总体上国内太阳能光伏技术仍于初级阶段，规模小、技术落后、应用面窄、产品单一，某些核心技术和材料仍不能实现国产化。面对如此巨大国内市场需求和辽阔发展前景，要实现光伏产业迅速发展和光伏并网系统产业化，必要发展具备自主知识产权光伏并网技术，增长技术积累和勉励技术创新。
第二章 与电网并网光伏发电系统
光伏发电系统直接与电网连接，其中逆变器起很重要作用，规定具备与电网连接功能。当前惯用并网光伏发电系统具备两种构造形式，其不同之处在于与否带有蓄电池作为储能环节带有蓄电池环节并网光伏发电系统称为可调度式并网光伏发电系统（图2-1），由于此系统中逆变器配有主开关和重要负载开关，使得系统具备不间断电源作用，这对于某些重要负荷甚至某些家庭顾客来说具备重要意义;此外，该系统还可以充当功率调节器作用，稳定电网电压、抵消有害高次谐波分量从而提高电能质量。不带有蓄电池环节并网光伏发电系统称为不可调度式并网光伏发电系统(图2-2)，在此系统中，并网逆变器将太阳能电池板产生直流电能转化为和电网电压同频、同相交流电能，当主电网断电时，系统自动停止向电网供电。当有日照照射，光伏系统所产生交流电能超过负载所需时，多余某些将送往电网；夜间当负载所需电能超过光伏系统产生交流电能时，电网自动向负载补充电能。

太阳能电池板
DC/AC
逆变器
交流负载
蓄电池
电网
控制器
图2-1 可调度式光伏发电系统
电网
太阳能电池板
DC/AC
逆变器
交流负载

控制器
电网

图2-2 不可调度式光伏发电系统

第三章 光伏并网发电模仿装置系统总体设计方案
§3-1 系统基本工作原理
该系统重要由最小单片机系统C8051F020，由SPWM信号控制，DC-AC变换电路，滤波电路，检测保护电路构成。
其中以C8051F020为解决器来控制逆变器完毕最大功率跟踪下光伏发电输出。模仿电网电压输入，频率45-55HZ并由LCD实时显示电压，电流，频率从而实现光伏并网发电。
§3-2 系统总体设计框图
稳压电源
逆变
LC滤波
升压
负载
电压采样
单片机
过零比较
半波整流
降压
过零比较
UREF
光伏并网发电模仿装置系统总体设计框图如图3-1所示：

图3-1 总体设计框图
第四章 系统硬件设计
§4-1 单片机方案选取
方案一：采用AT89C51单片机进行控制。51单片机外接A/D和D/A比较简朴，操作以便，但是由于本题功耗规定特别严格，对效率提高不利。
方案二：采用低功耗单片机C8051F020，这是一种完全集成混合信号系统级MCU芯片。内部集成12A/D和D/A芯片，且这个单片机管脚丰富，操作完全与51单片机兼容。采用JTAG方式，可通过USB口在线下载调试，使用十分以便，并且低功耗便于整体效率提高。考虑到效率规定采用方案二。
§4-2 DC-AC变换电路设计
方案一：采用单相半桥逆变电路，它有单个桥臂，每个桥臂由一种可控器件和一种反并联二极管构成，在直流侧接有两个互相串联足够大电容，两个电容连接点便成为直流电源中点，该电路简朴，使用器件少。
方案二：采用单相全桥逆变电路，它有四个桥臂，可以当作两个半桥电路组合而成成对两个桥臂同步道通，两对交替各导通180度，与半桥电路相比，输出波形相似，但其幅值高出一倍，且直流侧无需两个串联电容器来进行电压均衡，合用于移相调压方式，全桥逆变电路是单相逆变电路中应用最多。其性能好，输出稳定，符合本次设计需要。综上分析考虑，采用方案二作为本次设计系统方案。
DC-AC变换电路设计如图4-1所示：

图4-1 单相桥式逆变电路
本设计中采用单相全桥式逆变电路，4个MOSFET管构成逆变电路桥臂，桥中各臂在控制信号作用下轮流导通，它基本工作方式为180度导电方式，为了使IGBT可靠触发导通，，触发脉冲电压应高于管子启动电压，并且驱动电路要满足迅速转换和高峰值电流规定，并能提供恰当保护功能，在设计中采用2个IR2113做为驱动电路。
§4-3 驱动电路方案设计
方案一：运用脉冲变压器直接驱动MOSFET，来自控制脉冲形成单元脉冲信号经高频晶体管进行功率放大后加到脉冲变压器上，由脉冲变压器隔离耦合，稳压管限幅日后驱动MOSFET，其长处是电路简朴，应用便宜脉冲变压器实现了被驱动MOSFET与控制脉冲形成某些隔离。
方案二：采用栅极驱动控制专用集成电路IR2113.该芯片可驱动同桥臂两个MOSFET，内部自举工作，容许在600V电压下直接工作，栅极驱动电压范畴宽（10V-20V），施密特
逻辑输入，输入电平与TTL及CMOS电平兼容，死区时间内置，输出输入同相，最高工作频率可达40KHZ。
比较以上两种方案，方案一局限性体当前：高平脉冲变压器因漏感及肌肤效应存在较难绕制且容易产生振荡。方案二芯片性能好，体积小，满足题目规定，故采用方案二。
在驱动回路中，咱们采用IR2113实现驱动，如图4-2所示。驱动器选取：专用集成电路芯片IR2113，该芯片为8脚封装，容许600V电压下直接工作栅极驱动电压范畴10-20V，死区时间内置，最高工作频率可达40KHZ。

图4-2 驱动电路
§4-4 显示模块方案选取
方案一：采用LCD液晶显示屏显示。采用 128×64 点阵 LCD 液晶显示，可视面积大，画面效果好，抗干扰能力强，调用以便简朴，并且可以节约了软件中断资源。其缺陷在于显示内容需要存储字模信息，需要一定存储空间，并且点阵型液晶功耗比较大，不适合本设计。
方案二：采用LED显示屏。LED显示屏是由LED发光二极管发展过来一种显示屏件，它具备高亮度。宽视角反映速度快，可靠性高，反映速度快等特点。本设计中只显示电压，电流，频率值，且显示数据精度不需要很高，无需显示繁琐文字，字母等。
考虑到效率规定采用方案二。

§4-4 滤波模块设计
滤波电路如图4-3所示：

图4-3 滤波电路
§4-5 欠电压保护和过电流保护电路
欠电压保护电路：对DC-AC变换器输入电压进行电阻分压，鉴于单片机耐压值较小，按一定比例取入电压，通过单片机自带AD转换模块采集输入电压，控制器与低压限值进行比较，若欠压则停止DC-AC变换。
过电流保护电路：对DC-AC变换器输出电压进行降压，通过单片机自带AD转换模块采集输入电压，控制器与高压限值进行比较，若过流则停止DC-AC变换。
第五章 理论分析与计算
§5-1 MPPT控制办法与参数计算
光伏系统中，在一定光照强度和环境温度下，电池阵列可以工作在不同输出电压下，但是只有在某一输出电压时阵列输出功率才干达到最大值，即在该工作点能得到当前温度和日照条件下最大输出功率。此点被称为最大功率点（Maximum Power Point，MPP）。因而，如何实时调节光伏阵列工作点以使其能始终工作在最大功率点，这始终是光伏发电系统研究重要方向。这个过程实现就叫做最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，MPPT）。
功率计算公式可以作如下变换：
P=U×I （1）
dP/dU=I+U dI/dU （2）
若能使（2）式等于零，即
dI/dU=-I/U （3）
当输出电导变化量等于输出电导负值时，系统处在最大功率点。这样就可以依照（3）式中dI/dU 与I/U 关系来调节工作点电压来实现MPPT。图3 是电导增量法流程图。采用电导增量法，对工作电压调节不再是盲目，而是通过每次测量和比较， 预估出最大功率点大体位置，再依照成果进行调节，因而可以动态地实现最大功率点追踪，可以适应于日照强度和环境温度迅速变化地方。
§5-2 同频、同相控制办法与参数计算
频率检测既检测模仿电网频率，又检测光伏发电频率，这是完毕并网运营核心，设模仿电网电压频率在赫兹范畴内变化，通过零比较器送单片机拟定其大小为ｆ0，检测输出侧电压频率ｆ１，通过单片机定期器模块进行计时，若系统时钟为f,计得时钟个数为n,则相应频率为n倍时钟频率，单片机对两个频率进行比较，完毕对DC-AC变换电路调节。
提高效率办法，效率分析：
输入功率计算公式：

输出功率计算公式：

由于DC-AC变换器（控制器）完毕光伏发电，规定在不同光照状况下以最大效率输出，且在实际应用中需要在户外运用，这就规定单片机及某些外围电路消耗功耗要尽量低，这也是本次设计核心问题。为此，在设计本系统时单片机采用低功耗单片机C8051F020,

该系统集成了8路12位A/D。减少了外加A/D损耗。提高效率重要是要减少变换器损耗，变换器损耗重要有MOSFET导通损耗,开关损耗，驱动损耗，回路电阻损耗，和控制某些损耗，这些损耗可以通过减少开关频率，选取低功耗电阻，合理匹配输出电阻等办法来减少。影响效率因素重要涉及单片机及外围电路功耗，单片机及外围电路供电电路效率和DC—AC变换器效率。而提高DC-AC变换器效率可以实质性提高
效率。DC-AC变换器效率 。
§5-3 滤波参数计算
已知模仿电网输入频率相对较低，则可选用二阶低通滤波器。依照题目通过频率在45HZ-55HZ之间，拟定电容大小560pF，有频率与电阻之间关系，可以导出R取值为470K。

第六章 软件设计
§6-1 主控程序流程图
主控程序一方面对系统进行初始化解决，然后检测基准输入电压频率，依照检测到不同输入频率，对逆变电路进行控制，使其输出相应频率电压，并完毕相应显示。流程图如图6-1所示：
开始
系统初始化
开中断
定期启动AD转换，检测过流欠压
DC AC输出
控制显示频率，电压，电流
返回
逆变电路停止工作
是
否
过流欠压

图6-1 主控程序流程图
§6-2 SPWM波实现
当前逆变电路大某些均采用PWM控制技术。PWM技术是指对脉冲宽度进行调制技
术，即通过对一系列脉冲宽度进行调制，来等效获得所需要各种波形。在控制理论
中，存在一种重要结论，即面积等效原理:冲量相等而形状不同脉冲，加在具备惯性环节上时，其效果基本相似。冲量指窄脉冲面积。这里所说效果相似，是指环节输出响应波形基本相似。为得到脉冲宽度按正弦规律变化并且和正弦波等效PWM波形所采用控制技术称为SPWM调制技术。SPWM即在进行脉宽调制时，使脉冲系列占空比按正弦规律来变化。当正弦值为最大值时，脉冲宽度也最大，而脉冲间间隔最小，反之，当正弦值较小时，脉冲宽度也小，而脉冲间间隔较大，这样电压脉冲系列可以使负载电流中高次谐波成分大为减小，称为正弦波脉宽调制，SPWM产生重要有两种办法，既自然采样法和规则采样法。
依照采样控制理论中冲量等效原理，大小波形不相似窄脉冲作用于惯性系统时，只要她们冲量相等，则作用效果基本相似。将一种正弦波Ｋ等分，其中每一等分所包括面积均用一种与之面积相等，等幅而不等宽矩形脉冲代替，使每个矩形脉冲中心线和等分点中心线重叠，这就是SPWM控制理论根据，由此得到矩形脉冲序列称为SPWM波形。该功能重要由C8051F020自身所带PCA模块产生。
§6-3 频率测量程序流程图
C8051F020自身所带定期器模块具备捕获和自动重装功能，频率检测是基于单片机定期器模块捕获功能而实现，定期器捕获两次跳变之间时间，从而得到待检测频率值，流程图如图6-2所示：

开始
定期器2初始化
定期器2溢出？
将定期器寄存器值捕获
本次捕获值减去前次捕获值
依照系统时钟算频率值
是
否

图6-2 频率测量流程图

§6-4 欠电压过电流程序流程图
C8051F020自身所带AD转换器定期采集电压值，并判断与否超限，从而采用相应保护。
开始
初始化PCA为高速输出模式
依照检测频率，预置高低电平持续时间
低于最小占空比？
高于极限占空比？
更新PCA占空比输出
返回
置最小占空比
置最大占空比

图6-4 欠电压过电流程序流程图

第七章 特殊器件简介
§7-1 C8051F020
一、C8051F020单片机简介
C8051F020构造图如图7-1所示：

图7-1 C8051F020构造图

二、C8051F020重要特性
C8051F020/1/2/3器件是完全集成混合信号系统级MCU芯片，具备64个数字I/O引脚（C8051F020/2）或32个数字I/O引脚（C8051F021/3）。其重要特性如下：
1.高速、流水线构造8051兼容CIP-51内核（可达25MIPS）
2.全速、非侵入式在系统调试接口（片内）
3.真正12位（C8051F020/1）或10位（C8051F022/3）100ksps8通道ADC，带PGA和模仿多路开关
4.真正8位500kspsADC，带PGA和8通道模仿多路开关
5.两个12位DAC，具备可编程数据更新方式
6.64K字节可在系统编程FLASH 存储器
7.4352（4096+256）字节片内RAM
8.可寻址64K字节地址空间外部数据存储器接口
9.硬件实现SPI、SMBus/I2C和两个UART串行接口
10.5个通用16位定期器
11.具备5个捕获/比较模块可编程计数器/定期器阵列
12.片内看门狗定期器、VDD监视器和温度传感器
13.具备片内VDD监视器、看门狗定期器和时钟振荡器C8051F020/1/2/3是真正能独立工作片上系统。
三、C8051F020内部资源
1.片内存储器
CIP-51有原则8051程序和数据地址配备。C8051F单片机内部有256B数据RAM，256B SFR，它们地址都互相重叠在一块。内部256BRAM低128字节可用直接或间接寻址方式访问，高128字节用于间接寻址。前32个字节为4组通用寄存器区，接下来16字节既可以按字节寻址也可以按位寻址。C8051F02x中CIP-51还另有位于外部数据存储器地址空间4kBRAM块和一种可用于访问外部数据存储器外部存储器接口（EMIF）。这个片内4kB RAM块可以在整个64kB外部数据存储器地址空间中被寻址（以4kB为边界重叠）。外部数据存储器地址空间可以只映射到片内存储器、只映射到片外存储器、或两者组合（4kB如下地址指向片内，4kB以上地址指向EMIF）。EMIF可以被配备为地址/数据线复用方式或非复用方式。
MCU程序存储器包括64kBFLASH。该存储器以512字节为一种扇区，可以在系统编程，且不需特别外部编程电压。
2.串行端口
C8051F系列MCU内部有两个增强型全双工UART、一种增强型SPI总线和SMBus/I2C。每种串行总线都完全用硬件实现，都能向CIP-51产生中断，因而需要很少CPU干预。这些串行总线不“共享”定期器、中断或端口I/O等资源，因此可以使用任何一种或同步使用各种。
3.12位数/模转换器、比较器
C8051F020 MCU内部有两个12位数/模转换器（DAC）。MCU与每个比较器和DAC之间数据和控制接口通过特殊功能寄存器实现。MCU可以将任何一种DAC或比较器置于低功耗关断方式。
DAC为电压输出方式，有灵活输出更新机制。这一机制容许用软件写和定期器2，定期器3及定期器4溢出信号更新DAC输出。对于C8051F020，DAC电压基准由专用VREFD输入引脚提供。DAC在作为比较器参照电压或为ADC差分输入提供偏移电压时非常有用。
C8051F020MCU有3个片内模仿比较器。比较器回差电压和响应时间可以用软件编程。每个比较器都能在上升沿、下降沿或在两个边沿都产生中断。这些中断能将MCU从休眠方式唤醒。比较器0可以用作复位源。比较器输出状态可以用软件查询或通过设立交叉开关连接到端口I/O引脚。比较器可以在不使用时编程为低功耗关断模式。
4.12位模/数转换器
C8051F020内部有一种12位8通道逐次比较型A/D转换模块，其最高转换速度可以达到100KSPS。并且具备内部可编程PGA程控电路，可以对输入信号进行增益放大。A/D参照电压可以由内部参照基准源提供，内部基准典型值为2.43V。内部并且提供温度传感器，可进行温度测量，此功能可以用于环境温度检测。通过内部模仿通道选取开关，可以最多8通道分时A/D转换，可以灵活通过软件设立ADBUSY、定期器3溢出CNVSTR上升沿进行A/D转换启动信号。

§7-2 集成电路IR2113
一、IR2113器件简介
1.IR2113引脚排列图如图7-2所示：

图7-2 IR2113引脚排列图
2．IR2113重要功能
IR2113由低端功率晶体管驱动级、高品位功率晶体管驱动级、电平转换器、输入逻辑电路构成它。把驱动一高压侧和一低压侧MOSFET或IGBT所需要绝大某些功能集成在芯片内。因MOS器件栅极具备容性输入特性,即它们是通过提供某些电荷给栅极而导通，而不需要提供电流，这样可以运用IR2113VB、VS间外接电容和VB脚二极管构成隔离电源。IR2113有比较完善保护功能，对于低压侧通道，当VCC低于规定值(如8.2V)，欠压锁定将会阻断任何一种通道工作；对于高压侧通道，当VS和VB之间电压低于限定值(如8.3V)，欠压自锁会关断栅极驱动。
3. IR2113性能、参数
IR2113采用HVIC和闩锁抗干扰CMOS制造工艺，双列直插14脚封装。具备独立低端和高品位输入通道；悬浮电源采用自举电路，其高品位工作电压可达500V，dv/dt=±50V/ns，
15V下静态功耗仅116Mw；输出电源端（脚3,即功率器件栅极驱动电压）电压范畴10～20V；逻辑电源电压范畴（脚9）5～15V，可以便地与TTL，CMOS电平相匹配，并且逻辑电源地和功率地之间容许有±5V偏移量；工作频率高，可达500kHz；开通、关断延迟小，分别为120ns和94ns；图腾柱输出峰值电流为2A。
IR2113由三个某些构成：逻辑输入，电平平移及输出保护。如上所述IR2113特点，可觉得装置设计带来许多以便。特别是高品位悬浮自举电源成功设计，可以大大减少驱动电流。
4．典型应用方向
美国IR公司推出IR2113驱动器，兼有光藕隔离(体积小)和电磁隔离(速度快)长处，是中小功率变换装置中驱动器件首选。
运用IR2113同步直接驱动高压侧和低压侧场效应管特点可设计出相应半桥驱动电源电路.电源电路设计基于IR2113构造和特点,设计半桥驱动电源方框图如图7-3所示。
参数设定
整流滤波
PWM发生器
IR2113半桥驱动器
DC\AC变换级
直流叠加高压输出
保护电路
AC220V
输入
+310V

图7-3 基于IR2113设计半桥驱动电源方框图
§7-3 运算放大器LF356
一、LF356器件简介
1. LF356引脚排列图如图7-3所示
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7
8
1- Offset Null 5- Offset Null
2- Inverting input 6- Output
3- Non-inverting input 7- Vcc+
4- Vcc- 8- N.C.
图7-3 LF356引脚排列图

二、LF356其引脚功能
1.BAL1 2.负输入端 3.正输入端 4.负电源 5.BAL2 6.输出 7.正电源 8.空
三、LF356重要性能
集成运算放大器特点是差模输入阻抗非常高，输入偏置电流非常小，IIB为几皮安到几十皮安。实现这些指标重要办法是运用场效应管高输入阻抗特点，用场效应管构成运算放大器差分输入级。用FET作输入级，不但输入阻抗高，输入偏置电流低，并且具备高速、宽带和低噪声等长处，但输入失调电压较大。常用集成器件有LF356、LF355、LF347及更高输入阻抗CA3130、CA3140等。
运算放大器LF356双列8脚封装，电压反馈型，场效应差分输入级，输入1012次方欧阻抗，增益带宽5MHz，转换速率12V/us，输入偏置电流30PA，工作电压±18V，静态电流5mA，输入失调电压3mV，功耗120-300mW。
第八章 调试及性能分析
§8-1 测试仪器阐明
一、调试所需仪器
1. HONGHUA示波器 频率范畴40MHz 型号：OSCiLLOSCOPE 5040B
2. 直流稳压稳流电源 型号：WG1732
3. 数字万用表 型号：ViCTOR
4. 数字示波器 型号：RIGOL DS5202CAE
5. 数字合成函数信号发生器/计算器 型号：NP F20
§8-2 测试方案
调试过程中采用先软，硬件分别调试，后整体调试方案。
硬件检测：先进行电路板静态调试，检测电路焊接与否对的然后通电检测。实验室制作时可以结合信号源，示波器进行综合硬件测试分析。给逆变电路加方波信号，则输出侧响应输出方波信号。
软件测试：软件分为各个子模块，并对各个模块分别检测，本系统软件程序完全由C51编写，C语言效率高，但同步也存在某些缺陷，例如严格定期比较困难。在调试过程中采用是自上至下调试办法，单独调试好每一种模块，然后在联结成一种完整系统调试。
对SPWM信号产生模块而言，分别给定45赫兹，50赫兹，55赫兹模仿电网电压，通过示波器观测输出波形，检测与否达到所需波形，进过多次测试，可知输出波形可以满足本次设计需求。
软硬件结合检测：控制器与硬件电路整合，直流电源模仿光伏电池，通过信号发生器给定模仿电网电压频率值，观测并记录输出端频率值。初步测试时，光伏发电模仿装置能基本工作。

§8-3 测试数据分析
置模仿电网输入频率，记录现实输出值，通过示波器观测逆变输出侧波形，读取相应频率值。记录值如表8-1所示：
表8-1 测试数据分析表
模仿电压输入频率
显示频率
示波器输出频率
45
44
45.5
47
46.5
46.5
49
49
49
51
50
50
53
52
52

通过进行分析，计算比较，与理论值相符。

总结
光伏并网发电作为太阳能发电形式一种，由于其自身长处逐渐成为光伏发电趋
势。本次设计重要设计了光伏并网系统框图和和各单元电路以及软件程序编写。由于时间仓促和所学知识有限，有诸多不很抱负地方，望教师和同窗指正。
通过这次设计使我对光伏并网发电有了一定理解，加深了对单片机用途掌握，熟悉了工程设计环节，锻炼了工程设计实践能力同步培养了自己独自设计能力。本次毕业设计是对我专业知识和专业基本知识一次检查和巩固，同步也是我走向工作岗位一次热身。
同步这次毕业设计收获也诸多，例如学会了如何查找有关资料，如何分析数据，它提高了自己分析问题能力。期间查找资料，与同窗交流，重复修改，每一种过程都是对自己能力一次检查和充实。此外做事情要有认真严谨、实事求是态度和不怕困难、坚持不懈精神也是我在这次论文设计中所体会到。我想这是一次意志磨练，是对我实际能力一次提高，也会对我将来学习和工作有很大协助。
但是毕业设计也暴露出自己专业基本诸多局限性之处。例如缺少综合应用专业知识能力，对材料不理解等等。这次设计是对自己年所学知识一次大检阅，使我明白自己知识还很浅薄。虽然立即要毕业了，但是自己求学之路还很长，后来更应当努力学习，完善自己。
本次论文完毕既为大学生涯划上了句号，也为将来人生之路做了个较好铺垫。

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