1.3.2 系统主要组件简介

一个太阳能电池只能产生大约0.5伏的电压，远低于实际使用所需电压。为了满足实际应用的需要，需要把太阳能电池连接成组件。太阳能电池组件包含一定数量的太阳能电池，这些太阳能电池通过导线连接。如一个组件上，太阳能电池的数量是36片，这意味着一个太阳能组件大约能产生17伏的电压。 通过导线连接的太阳能电池被密封成的物理单元被称为太阳能电池组件，具有一定的防腐，防风，防雹，防雨的能力，广泛应用于各个领域和系统。当应用领域需要较高的电压和电流而单个组件不能满足要求时，可把多个组件组成太阳能电池方阵，以获得所需要的电压和电流。

1.4光伏并网逆变器

将直流电变换成交流电的设备。由于太阳能电池发出的是直流电，而一般的负载是交流负载，并且为了便于传输，一般都采用交流电的形式，所以逆变器是不可缺少的。逆变器按运行方式，可分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电系统，为独立负载供电。并网逆变器用于并网运行的太阳能电池发电系统将发出的电能馈入电网。逆变器按输出波形又可分为方波逆变器和正弦波逆变器。

1.5课题研究的意义

通过本次课题设计使我掌握了太阳能DC转50赫兹AC转换器原理和设计方法，对光伏并网行业有了较为深刻的了解和认识。并对大学期间所学的一些理论进行了实践，使我对理论知识有了新的认识。并且通过该设计课题掌握了51单片机软硬件开发工具的使用方法，为以后从事相关行业的工作积累了实际工作经验。清楚的认识到我国的光伏并网技术虽然发展迅速但和世界先进水平还有一定的差距。通过太阳能DC转50赫兹AC转换器的设计，进一步了解单片机的工作原理，为以后的工作奠定了基础。

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2 系统方案设计

2.1需要实现的功能

设计一个能够实现将太阳能电池电能进行收集并转换成50Hz、220V的交流电系统。当太阳能电池的输出电压从0开始上升时，收集系统起始充电电压要尽可能的低。系统可以手动调节输出交流电电流。

2.2系统整体的设计过程

系统的整体结构如图2-1所示。设计内如包括开关升压电路、单片机及其外围接口电路、D/A转换电路、功率放大电路等主要部分电路。 Boost 太阳能 开关升压电路 电池板 D/A转换 运算放 时钟 DAC0832 单大电路 电路 片 互补推挽 复位 变压器 机功率放大 电路 升压 电路

图2-1系统的整体方案框图

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3 系统的硬件设计

3.1硬件电路设计及工作原理

硬件电路主要由前置boost升压电路、单片机系统、单片机外围电路、功率放大升压电路四部分组成。

3.1.1 前置boost升压电路

开关升压（Boost）电路的主框图如图3-1所示，主要有开关管V，电感L和电容C组成：

图 3-1开关升压（Boost）升压电路图

开关升压（Boost）升压电路，开关直流升压电路,是一种开关直流升压电路，它可以使输出电压比输入电压高。升压过程就是一个电感的能量传递过程，充电时，电感吸收能量，放电时电感放出能量。如果电容量足够大，那么在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流。如果这个通断过程不断重复，就可以在电容两端得到高于输入电压的电压。

在充电过程中，开关闭合（三极管导通），开关（三极管）处用导线代替。这时，输入电压流过电感。二极管防止电容对地放电。由于输入是直流电，所以电感上的电流以一定的比率线性增加，这个比率跟电感大小有关。随着电感电流增加，电感里储存了一些能量。

放电过程，当开关断开（三极管截止）时，由于电感的电流保持特性，流经

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电感的电流不会马上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。而原来的电路已断开，于是电感只能通过新电路放电，即电感开始给电容充电，电容两端电压升高，此时电压已经高于输入电压了。升压完毕。说起来升压过程就是一个电感的能量传递过程。充电时，电感吸收能量，放电时电感放出能量。

如果电容量足够大，那么在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流。 如果这个通断的过程不断重复，就可以在电容两端得到高于输入电压的电压。 3.1.2 单片机的最小系统

该控制系统选用AT89C52单片机作为系统的控制核心。 AT89C52单片机具有价格低、编程灵活和布线简单等特点[3]。

单片机最小系统如图3-2所示。

图 3-2 单片机最小系统

对图3-2说明如下： （1） 单片机晶振电路

单片机外围的晶振电路是通过单片机的第18（XTAL1）,19（XTAL2）引脚接入，XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。

对于MSC-51一般的晶振频率可以在1.2MHz—12MHz之间选择，这是电容C可

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