畢業(yè)論文-光伏發(fā)電上網(wǎng)模擬系統(tǒng)

1、光伏發(fā)電上網(wǎng)模擬系統(tǒng)摘要21世紀(jì),人類將面臨著實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn),在有限資源和環(huán)保嚴(yán)格要求的雙重制約下發(fā)展經(jīng)濟(jì)已成全球熱點(diǎn)問題,而能源問題將更加突出,主要體現(xiàn)在:能源短缺、環(huán)境污染、溫室效應(yīng).因此,人類在解決上述能源問題,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,只能依靠科技進(jìn)步,大規(guī)模地開發(fā)利用可再生潔凈能源,而太陽能具有儲(chǔ)量大、普遍存在、利用經(jīng)濟(jì)、清潔環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),因此太陽能的利用越來越受到人們的廣泛重視,成為理想的替代能源.本文論述太陽能光伏并網(wǎng)將太陽能電池板產(chǎn)生的直流電直接轉(zhuǎn)換為220v/50hz的工頻正弦交流電輸出至電網(wǎng)關(guān)鍵字：光伏發(fā)電 stc12c5410ad sg3525summarythe

2、 21st century, mankind will face economic and social sustainable development, a major challenge, given the limited resource and environmental regulation under the dual constraints of economic development has become a global hot spots, while the energy issue will become more prominent, mainly reflect

3、ed in: energy shortage environmental pollution, the greenhouse effect. therefore, in solving the energy problems of mankind to achieve sustainable development and to rely on scientific and technological progress, large-scale exploitation of renewable and clean energy, solar energy has large reserves

4、, widespread use of economic, clean environmental protection and other advantages, the use of solar energy is widely increasing in importance as an ideal alternative energy. this article discusses the solar photovoltaic solar panels will directly convert the direct current produced by 220 v/50 hz in

5、 frequency sinusoidal alternating current output to the grid目 錄第一章 緒論31.1光伏發(fā)電并網(wǎng)的背景31.2光伏發(fā)電并網(wǎng)的意義4第二章 系統(tǒng)組成52.1 總體框圖5系統(tǒng)工作原理：5dc-dc升壓52.2各方案論證62.2.1單片機(jī)的選擇62.2.2升壓方案的選擇62.2.3 pwm波形方案的選擇72.2.4spwm波形方案的選擇92.2.5逆變方案的選擇102.2.6系統(tǒng)控制算法選擇10第三章光伏發(fā)電并網(wǎng)模擬系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)11第四章 的軟件設(shè)計(jì)184.1液晶顯示模塊18411基本原理18412液晶顯示子程序流程圖194.1.3 液

6、晶顯示子程序:194.2a/d轉(zhuǎn)換模塊:234.2.1基本原理23422 a/d轉(zhuǎn)換子程序流程圖24423 a/d轉(zhuǎn)換程序2443 d/a轉(zhuǎn)換模塊254.3.1基本原理25432 子序流程圖26433 子源程序2644頻率計(jì)算模塊274.4.1基本原理27442子程序流程圖28443子源程序2845計(jì)算電壓有效值模塊294.5.1基本原理29452 程序流程圖30453 子源程序304.6數(shù)字pid控制器模塊334.6.1基本原理33462程序流程圖：34463子源程序354.7主程序模塊36471基本原理36472主程序流程圖37473主程序源代碼37第五章實(shí)驗(yàn)與調(diào)試38第六章結(jié)論39參考文

7、獻(xiàn)39致謝39第一章 緒論1.1光伏發(fā)電并網(wǎng)的背景光伏產(chǎn)業(yè)作為新能源的戰(zhàn)略型產(chǎn)業(yè)已經(jīng)受到世界許多國(guó)家政府和國(guó)際組織的高度重視和支持，將成為今后很長(zhǎng)一段時(shí)期全球性的投資熱點(diǎn)。太陽能發(fā)電站是光伏產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品和技術(shù)的綜合運(yùn)用，標(biāo)志著國(guó)家和地區(qū)太陽能利用的水平。我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)正以每年30%的速度增長(zhǎng)。最近三年全球太陽能電池總產(chǎn)量平均年增長(zhǎng)率高達(dá)49.8%以上。太陽的能量對(duì)人類而言幾乎是無限的。國(guó)家已經(jīng)將太陽能光伏發(fā)電作為新能源利用的重要組成部份，中華人民共和國(guó)可再生能源法將太陽能發(fā)電列為可再生能源，國(guó)家實(shí)行核準(zhǔn)電價(jià)，強(qiáng)制性上網(wǎng)。國(guó)家發(fā)改委正在規(guī)劃，對(duì)一批示范性太陽能電站實(shí)行優(yōu)惠電價(jià)補(bǔ)貼政策并逐步推廣，使國(guó)內(nèi)

8、太陽能電站商業(yè)性運(yùn)作成為可能。光伏發(fā)電并網(wǎng)在技術(shù)上遇到的兩個(gè)重要問題，使得其發(fā)展變得緩慢第一，容量傳輸局限。在解決了光伏發(fā)電的成本問題后，大功率，高電壓，遠(yuǎn)距離從荒漠面積輸送電力到負(fù)荷中心，由于光伏發(fā)電沒有傳統(tǒng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)慣量，調(diào)速器及勵(lì)磁系統(tǒng)，將給交流電網(wǎng)帶來新的經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定問題。不論采用交流或是直流高電壓大功率遠(yuǎn)距離從荒漠地區(qū)輸送電力，的局限性將大大增加單位千瓦的輸送成本。第二，光能轉(zhuǎn)換效率偏低。和傳統(tǒng)能源（礦物能源，石油，水能，原子能，等）的轉(zhuǎn)換效率相比，光伏能量的轉(zhuǎn)換效率不能令人滿意。1.2光伏發(fā)電并網(wǎng)的意義進(jìn)入70年代后，由于2次石油危機(jī)的影響，光伏發(fā)電在世界范圍內(nèi)受到高度重視，發(fā)展非常

9、迅速。從遠(yuǎn)期看，光伏發(fā)電將以分散式電源進(jìn)入電力市場(chǎng)，并部分取代常規(guī)能源。不論從近期和從遠(yuǎn)期看，光伏發(fā)電可以作為常規(guī)能源的補(bǔ)充，在解決特殊應(yīng)用領(lǐng)域，如通信、信號(hào)電源，和邊遠(yuǎn)無電地區(qū)民用生活用電需求方面，從環(huán)境保護(hù)及能源戰(zhàn)略上都具有重大的意義。光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)充分體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1. 充分的清潔性。 （如果采用蓄電池方案，要考慮對(duì)廢舊蓄電池的處理）2. 絕對(duì)的安全性。 （并網(wǎng)電壓一般在220v以下）3. 相對(duì)的廣泛性。4. 確實(shí)的長(zhǎng)壽命和免維護(hù)性。5. 初步的實(shí)用性。6. 資源的充足性及潛在的經(jīng)濟(jì)性等。第二章 系統(tǒng)組成2.1 總體框圖系統(tǒng)工作原理：dc-dc升壓能將直流15v波動(dòng)電壓，升到穩(wěn)定2

10、20v，以供全橋逆變，而全橋逆變就是將220v直流電變成220v，50hz交流電，當(dāng)然，在全橋逆變后，要將spwm波形經(jīng)過濾波后，才能得到220v，50hz正弦波。升壓和逆變中我們使用的電力mosfet管需要專用的驅(qū)動(dòng)才能穩(wěn)定工作，我們使用tlp250功率驅(qū)動(dòng)模塊.2.2各方案論證2.2.1單片機(jī)的選擇對(duì)單片機(jī)的要求：1.高速，工作頻率24mhz左右，以滿足對(duì)電網(wǎng)ad轉(zhuǎn)換的時(shí)間要求。2.單片機(jī)內(nèi)部帶ad，da功能，以滿足盡可能的減少外圍電路的設(shè)計(jì)。3.強(qiáng)抗干擾能力強(qiáng)，以滿足電路工作在130khz下，不受高頻干擾。方案一：stc12c5410ad 系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘 / 機(jī)器周期(

11、1t)的單片機(jī)，是高速 / 低功耗 / 超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051 單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051,但速度快 8-12 倍，內(nèi)部集成 max810 專用復(fù)位電路,4 路 pwm,8 路高速 10 位 a/d 轉(zhuǎn)換,強(qiáng)干擾場(chǎng)合。方案二：tms320c6000系列dsp是ti公司推出的一種高性能的數(shù)字信號(hào)處理器。它的處理內(nèi)核采用超長(zhǎng)指令字結(jié)構(gòu)，一個(gè)指令周期最多能并行執(zhí)行8條指令。片內(nèi)集成大容量存儲(chǔ)器，并采用二級(jí)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)。片上集成了豐富的外圍設(shè)備接口。強(qiáng)大的處理能力和豐富的片上資源使tms320c6000系列dsp在處理性能上高于其他傳統(tǒng)dsp。但其外圍電路復(fù)雜，而且成本高、指令復(fù)雜。

12、 2.2.2升壓方案的選擇升壓電路要求：1. 能將直流15v波動(dòng)電壓，升到穩(wěn)定220v。2. 要求電路簡(jiǎn)單，成本盡量低方案一：boost升壓boost升壓電路,開關(guān)直流升壓電路（即所謂的boost或者step-up電路）是一種開關(guān)直流升壓電路，它可以是輸出電壓比輸入電壓高.其中輸出電壓大小可以通過控制開關(guān)導(dǎo)通和閉合的時(shí)間（占空比）來控制。電路簡(jiǎn)單，控制也簡(jiǎn)單！方案二：變壓器升壓：適用于交流升壓，變壓器的工作原理是用電磁感應(yīng)原理工作的。變壓器有兩組線圈，初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，次級(jí)線圈在初級(jí)線圈外邊，當(dāng)初級(jí)線圈通上交流電時(shí)，變壓器鐵芯產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，次級(jí)線圈就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，變壓器的線圈的匝數(shù)比等于電

13、壓比。變壓器市場(chǎng)上有得買，但若用此方案，還要將直流電壓變成交流電壓，其過程成本高。2.2.3 pwm波形方案的選擇pwm波形要求：1.pwm載波頻率要在50khz左右.2.輸出spwm穩(wěn)定，且可調(diào)！方案一：?jiǎn)纹瑱C(jī)產(chǎn)生spwm：stc12c5410ad單片機(jī)有4 路pwm io口,當(dāng)工作頻率在24m以上,通過設(shè)計(jì)相關(guān)的寄存器可以產(chǎn)生頻率為50khz的pwm，但輸出已變得不穩(wěn)定。而且可靠性不高，而且占一個(gè)io口（stc12c5410ad通用io口只有21個(gè)）在本課題設(shè)計(jì)中io口資源變得十分寶貴。方案二： sg3525產(chǎn)生spwmsg3525 是定頻 pwm 電路 ,電流控制型pwm控制器，所謂電流

14、控制型脈寬調(diào)制器是按照接反饋電流來調(diào)節(jié)脈寬的。在脈寬比較器的輸入端直接用流過輸出電感線圈的信號(hào)與誤差放大器輸出信號(hào)進(jìn)行比較，從而調(diào)節(jié)占空比使輸出的電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化。由于結(jié)構(gòu)上有電壓環(huán)和電流環(huán)雙環(huán)系統(tǒng)，因此，無論開關(guān)電源的電壓調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率和瞬態(tài)響應(yīng)特性都有提高，是目前比較理想的新型pwm控制器sg3525在其內(nèi)部增加了pwm瑣存器。pwm比較器輸出信號(hào)首先送至pwm瑣存器，瑣存器由關(guān)斷電路置位，由振蕩器輸出時(shí)間脈沖復(fù)位。當(dāng)關(guān)斷電路工作時(shí)，即使過電流信號(hào)立即消失，瑣存器也可以維持一個(gè)周期的關(guān)斷控制，直到下一周期時(shí)鐘信號(hào)使瑣存器復(fù)位為止。同時(shí)，由于pwm瑣存器對(duì)pwm比較器的

15、置位信號(hào)進(jìn)行瑣存，誤差放大器上的噪聲信號(hào)、振鈴及其他信號(hào)在此過程中都被消除了。只有在下一個(gè)時(shí)鐘周期才能重新復(fù)位，可靠性大大提高。 電氣特性：1）工作電壓范圍寬：835v。 2.（1 1.0%）v微調(diào)基準(zhǔn)電源。（3）振蕩器工作頻率范圍寬：100hz400khz.（4死區(qū)時(shí)間可調(diào)。 （5）具有pwm瑣存功能，禁止多脈沖。 （6）逐個(gè)脈沖關(guān)斷。 （7）雙路輸出（灌電流/拉電流）： ma(峰值)。 g3525的振蕩頻率可表示為： f s =1/(ct (0.7rt + 3r d) 最大工作頻率可到達(dá)400khz，足夠本設(shè)計(jì)的需要。而且外圍電路簡(jiǎn)單！2.2.4spwm波形方案的選擇spwm波形要求：sp

16、wm載波頻率要在50khz左右.輸出spwm穩(wěn)定，且可調(diào)！方案一： 單片機(jī)產(chǎn)生spwmstc12c5410ad，可通過將電網(wǎng)波形ad轉(zhuǎn)換后，取電網(wǎng)瞬時(shí)值，輸出spwm，此方法理論上可行.但在實(shí)際中，由于da轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)電壓不穩(wěn)定，造成ad轉(zhuǎn)換值不準(zhǔn)確，而且本身ad轉(zhuǎn)換就存在誤差，再者系統(tǒng)也存在誤差使得輸出的spwm并不穩(wěn)定，而且不準(zhǔn)確。同時(shí)考慮到外圍電路的設(shè)計(jì)，和占用io口資源，此方案可行性低.方案二：sg3525產(chǎn)生spwm與sg3525產(chǎn)生pwm一樣，也可以通過改變sg3525腳2的輸入值以產(chǎn)生spwm。可以從電網(wǎng)中變壓后取得正弦波疊加1.3v輸入到sg3525的2腳上。即可產(chǎn)生spwm，波

17、形可以做到與電網(wǎng)波形同步，而且穩(wěn)定可靠，外圍電路簡(jiǎn)單。2.2.5逆變方案的選擇方案一：?jiǎn)螛O性全橋逆變?nèi)珮蚰孀兤鲉螛O性控制僅用一對(duì)高頻開關(guān)，相對(duì)于雙極性控制具有損耗低、電磁干擾小、無開關(guān)頻率級(jí)諧波等優(yōu)點(diǎn)，正在取代雙極性逆變控制方式。但由于控制環(huán)路的延時(shí)作用，單極性控制方式的逆變器仍然受一個(gè)問題的困擾，即在過零點(diǎn)存在一個(gè)明顯的振蕩。單極性控制方式又包括單邊方式和雙邊方式，雙邊方式相對(duì)于單邊方式在抑止過零點(diǎn)振蕩方面有一定優(yōu)勢(shì),但仍然無法做到過零點(diǎn)的平滑過渡方案二：雙極性全橋逆變雙極性全橋逆變控制方式是對(duì)角的一對(duì)開關(guān)為同步開關(guān)，橋臂上下管之間除死區(qū)時(shí)間外為互補(bǔ)開關(guān)，控制相對(duì)簡(jiǎn)單，但是它的開關(guān)損耗高，存

18、在很大的開關(guān)諧波，電磁干擾大.2.2.6系統(tǒng)控制算法選擇在光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)中，一般要求逆變器輸出波形質(zhì)量好，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，抗干擾能力強(qiáng)。目前，在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中廣泛使用的是重復(fù)控制器，雖然可以保證輸出波形，但它卻有一個(gè)致命的弱點(diǎn)，動(dòng)態(tài)性能較差，尤其對(duì)于負(fù)載等的瞬時(shí)擾動(dòng)信號(hào)，重復(fù)控制近似于開環(huán)控制，此時(shí)系統(tǒng)的輸出波形畸變嚴(yán)重。為了提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，本作品中采用pid控制算法，使系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)特性。在pid控制器中，比例部分產(chǎn)生與偏差成正比的輸出信號(hào)，以便消除偏差；積分部分產(chǎn)生與偏差的積分成正比的信號(hào)，以便消除系統(tǒng)的靜態(tài)誤差；微分部分產(chǎn)生與偏差的變化率成正比的輸出信號(hào)，以便加快控制器的

19、調(diào)節(jié)速率，縮短過渡過程時(shí)間，減少超調(diào)量。如果這3部分分配適當(dāng)，便可以得到快速敏捷、平穩(wěn)準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)效果，因此如何選擇比例、積分、微分系數(shù)成為關(guān)鍵，而這些系數(shù)的選定，尤其在復(fù)雜控制系統(tǒng)中將非常困難。第三章光伏發(fā)電并網(wǎng)模擬系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)1. 主控電路此電路中包括了stc12c5410ad的最小系統(tǒng)電路；鍵盤電路；和顯示電路。主要功能用于控制各類信號(hào)的產(chǎn)生、顯示、da和ad協(xié)轉(zhuǎn)換.2. 精密整流電路電路的連接為： lm358a是反相輸出，放大倍數(shù)為2倍. lm358b是反相輸出電壓跟隨器。當(dāng)ui1信號(hào)正半周時(shí) ,信號(hào)經(jīng)過放大器lm358a反相輸入端2腳，輸出電壓為-2ui1,這時(shí)放大器lm358b的反

20、相輸入端的輸入電壓為：ui2=ui1+(-2ui1)=-ui1,所以最終輸出電壓為ui.當(dāng)ui1信號(hào)負(fù)半周時(shí) ,信號(hào)經(jīng)過放大器lm358a反相輸入端2腳,出電壓為-2ui1,但由于二極管d2、d1，所以正電壓不能通過二極管d2，電壓直接反饋回反相輸入端2腳。這時(shí)放大器lm358b的反相輸入端的輸入電壓為：ui1，輸出電壓為-ui1，即負(fù)電壓變成正電壓！lm358c為過零比較器，目的是將電網(wǎng)中的正弦波變成方波。經(jīng)過后面的邏輯門電路，使電路輸出為路相位相差180度、基波頻率為50hz的spwm.3. da轉(zhuǎn)換電路本設(shè)計(jì)采用dac0832da轉(zhuǎn)換芯片。dac0832是8分辨率的d/a轉(zhuǎn)換集成芯片。與

21、微處理器完全兼容。這個(gè)da芯片以其價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。d/a轉(zhuǎn)換器由8位輸入鎖存器、8位dac寄存器、8位d/a轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。dac0832為電流形輸出，經(jīng)lm358后轉(zhuǎn)換成電壓輸出。ad轉(zhuǎn)換結(jié)果經(jīng)分壓后與1.3v相加與sg3525的2腳相連，用于控制pwm占空比的大小，以便滿足boost升壓的要求。4. spwm波形電路根據(jù)本電路，將取樣電壓和基準(zhǔn)電壓，分別輸人到sg3525內(nèi)部運(yùn)放的反向端腳和同相端腳進(jìn)行比較,在運(yùn)放輸出端得到正弦誤差放大信號(hào)疊加在一個(gè)電平上的饅頭波,該信號(hào)和內(nèi)部鋸齒波再進(jìn)行比較 ,在腳11和14腳得到相位

22、相差的正弦調(diào)制脈沖信號(hào) ,若將腳11和腳14接地 ,則在腳13得到占空比最高可達(dá) 90%以上的正弦調(diào)制反向脈沖信號(hào)，本設(shè)計(jì)所采取的是13腳接地，在11腳和14腳上分別輸出相差180度相位的spwm，然后經(jīng)或門相或也一樣可得到一個(gè)空比最高可達(dá)90%以上的正弦調(diào)制反向脈沖信號(hào)，而且驅(qū)動(dòng)能力更強(qiáng)。5.pwm波形電路 sg3525產(chǎn)生pwm與sg3525產(chǎn)生spwm一樣，也可以通過改變sg3525腳2的輸入值以產(chǎn)生pwm。ad轉(zhuǎn)換結(jié)果經(jīng)分壓后與1.3v相加與sg3525的2腳相連，即可以控制sg3525輸出pwm占空比的大小,以滿足boost升壓的要求。6 升壓電路boost升壓原理：在充電過程中三極

23、管導(dǎo)通這時(shí)，輸入電壓流過電感。二極管防止電容對(duì)地放電。由于輸入是直流電，所以電感上的電流以一定的比率線性增加，這個(gè)比率跟電感大小有關(guān)。隨著電感電流增加，電感里儲(chǔ)存了一些能量。當(dāng)開關(guān)斷開（三極管截止）時(shí)，由于電感的電流保持特性，流經(jīng)電感的電流不會(huì)馬上變?yōu)?，而是緩慢的由充電完畢時(shí)的值變?yōu)?。而原來的電路已斷開，于是電感只能通過新電路放電，即電感開始給電容充電，電容兩端電壓升高，此時(shí)電壓已經(jīng)高于輸入電壓了。升壓完畢。主電路電壓均為高電壓、大電流情況，而控制單元為弱電電路，所以它們之間必須采取光電隔離措施，以提高系統(tǒng)抗干擾措施，可采用帶光電隔離的mosfet驅(qū)動(dòng)芯片tlp250。9全橋逆變與濾波電路

24、系統(tǒng)控制方案目前 ,逆變電源的正弦脈寬調(diào)制 方式 ,可分為單極性調(diào)制方式 、雙極性調(diào)制方式和單極性倍頻調(diào)制方式。本設(shè)計(jì)采用全橋逆變器單極性調(diào)制。其主電路形式如圖所示單極性調(diào)制方式的工作原理是 在一個(gè)正弦周期內(nèi),前半周期 ,橋臂功率管和以較高的開關(guān)頻率為的開關(guān)頻率互補(bǔ)導(dǎo)通 ,橋臂功率管和以的頻率互補(bǔ)導(dǎo)通后半周期,橋臂以的頻率互補(bǔ)導(dǎo)通 ,橋臂則以較高的開關(guān)頻率互補(bǔ)導(dǎo)通即在一個(gè)周期內(nèi),橋臂前半周高頻工作,后半周低頻工作 而橋臂前半周低頻工作,后半周高頻仁作.和其它調(diào)制方式相比 ,這種調(diào)制方式可以減小開關(guān)管損耗 ,增加開關(guān)管的可靠性 ,提高逆變電源效率,其主要控制波形如圖 濾波電路：由于逆變器以高頻

25、spwm 方 式 工作 , 輸 出濾 波器的作用是濾掉高次諧波分量 ,使輸出電壓接近正弦波 ,同時(shí)也要考慮逆變器系統(tǒng)的功率密度等因素 。 10.保護(hù)電路保護(hù)電路為兩個(gè)電壓比較器，當(dāng)被測(cè)點(diǎn)的電壓大于基準(zhǔn)電壓，比較器則輸出一個(gè)高電平，sg3525的10腳，接收到高電平時(shí)就會(huì)停止工作不再升壓與逆變，起到保護(hù)作用。11.電源電路本設(shè)計(jì)中一共用到電源有：正負(fù)5v，負(fù)15v，與及不共地的正15v 3個(gè).這個(gè)的設(shè)計(jì)是為了在全橋逆變中不同mosfe驅(qū)動(dòng)所用的地不同。電路中所用的電源芯片有：lm7805、lm7815、lm7905、lm7915 。第四章 的軟件設(shè)計(jì)模擬光伏發(fā)電并網(wǎng)的軟件設(shè)計(jì)主要由主程序、ad轉(zhuǎn)

26、換程序、da轉(zhuǎn)換程序、頻率計(jì)算程序、電壓有效值計(jì)算程序、pid算法控制程序、液晶顯示程序組成。4.1液晶顯示模塊411基本原理通過對(duì)lcd控制，使液晶顯示出來電網(wǎng)電壓的頻率，有效值，和作品輸出電壓的頻率和有效值，這樣的就能直觀地通過顯示判斷作品的輸出是否達(dá)到要求，也使我們能在調(diào)節(jié)的過程中，看到其帶來作品電壓大小，波形的變化。也通過利用lcd的顯示功能,更有利于我們?cè)谡{(diào)試程序時(shí),提高進(jìn)度.本實(shí)驗(yàn)中，我們選擇帶字庫的串行操作12864lcd，達(dá)到顯示四行字符，每行8個(gè)（16*16點(diǎn)陣）字。其的串行讀寫時(shí)序?yàn)?(1) cs液晶的片選信號(hào)線,每次在進(jìn)行數(shù)據(jù)操作時(shí)都必須將cs端拉高.(2) sclk串行

27、同步時(shí)鐘線,每操作一位數(shù)據(jù)都要有一個(gè)sclk跳變沿,而且在這里是上升沿有效.也就是說,每次sclk由低電平變?yōu)楦唠娖降乃查g,液晶控制器將sid上的數(shù)據(jù)讀入或者輸出.(3) sid串行數(shù)據(jù),每一次操作都由三個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)組成,第一字節(jié)向控制器發(fā)送命令控制字,告訴控制器接下來是什么操作,若為寫指令則發(fā)送11111000,若為寫數(shù)據(jù)則發(fā)送11111010.第二個(gè)字節(jié)的高4位發(fā)送指令或數(shù)據(jù)的高4位,第二字節(jié)的低4位補(bǔ)0.第三個(gè)字節(jié)的高4位發(fā)送指令或數(shù)據(jù)的低4位,第三字節(jié)的低4位同樣補(bǔ)0.412液晶顯示子程序流程圖4.1.3 液晶顯示子程序:*液晶顯示部分* 函數(shù)名稱:寫字節(jié)函數(shù)函數(shù)功能:*/void lc

28、d_write_byte(uchar byte)uchar i;/for(i=0;i8;i+) if(bytei)&0x80)sid=1; else sid=0; sclk=0; sclk=1; /*函數(shù)名稱:讀字節(jié)函數(shù)函數(shù)功能:*/uchar lcd_read_byte(void) uchar i,temp1,temp2; temp1 = 0; temp2 = 0; for(i=0;i8;i+) temp1=temp11; sclk = 0; sclk = 1; if(sid) temp1+; for(i=0;i8;i+) temp2=temp21; sclk = 0; sclk = 1;

29、if(sid) temp2+; return (0xf0&temp1)+(0x0f&temp2);/*函數(shù)名稱:檢測(cè)忙函數(shù)（可有可無）但最好是有函數(shù)功能:*/void check_busy( void )do lcd_write_byte(0xfc); /11111,rw(1),rs(0),0while(0x80&lcd_read_byte(); /*函數(shù)名稱:寫入函數(shù)函數(shù)功能:*/void lcd_write(bit dat_com,uchar byt)uchar temp;if(dat_com=0) /為零,寫入指令 temp=0xf8; /11111,rs(0),rw(0),0else

30、/否則,寫入數(shù)據(jù) temp=0xfa; /11111,rs(1),rw(0),0 check_busy(); lcd_write_byte(temp); lcd_write_byte(byt&0xf0); /寫入高四位 lcd_write_byte(byt=0;i-) youa0=sum0i; youa0=youa0*youa0; youb0=youb0+youa0; youb0=youb0/count; youc0=sqrt(youb0)*0.6436;/0.6436=5.0/1024*131.81; return(youc0); void intserv0(void) interrupt

31、1 using 1 /定時(shí)器0的溢出中斷函數(shù), /在里面進(jìn)行電網(wǎng)電壓的a/d轉(zhuǎn)換 th0=0xfe; tl0=0x7a; aa=0; for(k=5;k0;k-) aa+=ad(0); sum0i=(int)(aa/5); i+; （2）作品電壓有效值計(jì)算子函數(shù)的兩個(gè)部分。float ppint1() /計(jì)算作品電壓有效值 long youa1,youb1=0; float youc1=0,youd1=0; th1=0xfe; tl1=0x7a; i=0; while(p33=1); while(p33=0); tr1=1; while(p33=1); tr1=0; count=i; i=i-

32、1; for(;i=0;i-) youa1=sum1i; youa1=youa1*youa1; youb1=youb1+youa1; youb1=youb1/count; youc1=sqrt(youb1)*5.0/1024;/0.6436=5.0/1024*131.81; return(youc1);void intserv1(void) interrupt 3 using 2 /定時(shí)器1的溢出中斷函數(shù), /在里面進(jìn)行作品輸出電壓的a/d轉(zhuǎn)換 th1=0xfe; tl1=0x7a; aa=0; for(k=5;k0;k-) aa+=ad(1); sum1i=(int)(aa/5); i+;

33、4.6數(shù)字pid控制器模塊4.6.1基本原理一.過程控制的基本概念過程控制對(duì)生產(chǎn)過程的某一或某些物理參數(shù)進(jìn)行的自動(dòng)控制。(1).模擬控制系統(tǒng) 圖5-1-1 基本模擬反饋控制回路被控量的值由傳感器或變送器來檢測(cè)，這個(gè)值與給定值進(jìn)行比較，得到偏差，模擬調(diào)節(jié)器依一定控制規(guī)律使操作變量變化，以使偏差趨近于零，其輸出通過執(zhí)行器作用于過程。 控制規(guī)律用對(duì)應(yīng)的模擬硬件來實(shí)現(xiàn)，控制規(guī)律的修改需要更換模擬硬件。(2).微機(jī)過程控制系統(tǒng) 圖5-1-2 微機(jī)過程控制系統(tǒng)基本框圖以微型計(jì)算機(jī)作為控制器。控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)，是通過軟件來完成的。改變控制規(guī)律，只要改變相應(yīng)的程序即可。二.pid調(diào)節(jié)器(1).模擬pid控制系統(tǒng)

34、組成 圖514 模擬pid控制系統(tǒng)原理框圖(2).模擬pid調(diào)節(jié)器的微分方程和傳輸函數(shù)pid調(diào)節(jié)器是一種線性調(diào)節(jié)器，它將給定值r(t)與實(shí)際輸出值c(t)的偏差的比例(p)、積分(i)、微分(d)通過線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制。 1、pid調(diào)節(jié)器的微分方程 式中 2、pid調(diào)節(jié)器的傳輸函數(shù) (3)、pid調(diào)節(jié)器各校正環(huán)節(jié)的作用1、比例環(huán)節(jié)：即時(shí)成比例地反應(yīng)控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)e(t)，偏差一旦產(chǎn)生，調(diào)節(jié)器立即產(chǎn)生控制作用以減小偏差。2、積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù)ti，ti越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)。3、微分環(huán)節(jié)：能反應(yīng)偏差信號(hào)的

35、變化趨勢(shì)(變化速率)，并能在偏差信號(hào)的值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減小調(diào)節(jié)時(shí)間。三.數(shù)字pid控制器(1)模擬pid控制規(guī)律的離散化模擬形式離散化形式(2)數(shù)字pid控制器的差分方程式中 稱為比例項(xiàng) 稱為積分項(xiàng) 稱為微分項(xiàng)(3)pid算法的兩種類型 1、位置型控制 2、增量型控制 位置式pid控制算法也可以通過增量式控制算法推出遞推計(jì)算公式：(n)=(n-1)+這就是目前在計(jì)算機(jī)控制中廣泛應(yīng)用的數(shù)字遞推pid控制算法。本作品中就是采用這種控制算法。462程序流程圖：根據(jù)增量型pid算法的算式,得:式中;2=kptdt;得位置式pid控制算法:(n

36、)=(n-1)+;463子源程序typedef struct pid float setpoint; /設(shè)定目標(biāo) desired value uchar sumerror; /誤差累計(jì) double proportion; /比例常數(shù) proportional const double integral; /積分常數(shù) integral const double derivative; /微分常數(shù) derivative const float lasterror; /error-1 float preverror; /error-2 pid;int incpidcalc(int nextpoint,int set) /增量式pid計(jì)算部分 float ierror, iincpid; /當(dāng)前誤差sptr-setpoint=set;ierror = sptr-setpoint - nextpoint; /增量計(jì)算 iincpid = sptr-proportion * ierror /ek項(xiàng) - sptr-integral * sptr-lasterro