摘要：文章简述了太阳能并网逆变电源基本设计方案，并对DSC技术在太阳能中的应用作了分析，介绍太阳能风力系统应用及太阳能风力发电的控制器和风机并网逆变电源等技术与应用。

1、数字信号控制器(DSC)是数字控制系统的核心

数字信号控制器(DSC)平台是能将微控制器()的控制外设和—流的(数字信号处理)技术的处理能力与经济性相结合，其特点是简便易用。如今、等公司提供了DSP的高性能及微控制器集成与易用性，优异的处理能力、中断处理功能、控制特定外设集成能力与经济性的独特组合为控制系统提供了实质性的益处。通过这些优势，诸如改善的系统效率及增加的创新性能，能够采用更少的外部组件，更低的成本，为空间受限的应用推出极小化封装产品。

如今把握当前国内外受关注的绿色环保概念，开发与生产太阳能光伏组件及太阳能光伏系统，并不断开发适合国际、国内市场需求的系列应用产品，是符合“让太阳发电，地球更清洁，造福人类”的宗旨。而作为数字信号控制器(DSC)在其开发应用上可谓是恰到好处并且是多方面的，如绿色能源、、照明、家用电器、工业控制、车载产品、医疗及计量等。基于数字控制器的技术在工业应用中的优势，本文将对DSC技术在太阳能逆变器中的应用作分析说明。既然是在太阳能逆变器中应用，为此应对与太阳能有关的理念先作介绍。

太阳能光伏组件及太阳能光伏系统，其产品生产从单晶硅棒、硅片、片到组件，并在系统工程的设计与集成获得了迅速发展并在新能源发电、电力、通信、消防、航空和车船等领域获得广泛应用。

太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的属于太阳能光发电技术，光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的，因此又称太阳能光伏技术。光伏电池的基本特征为：当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收，光子的能量传递给硅原子，使发生跃迁成为自由电子，在P-N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通时，在该电压的作用下，将会有流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。图1(a)为光伏电池框图。

图1 (a)光伏电池框图;(b)并网发电系统组成框图;(c)独立发电系统组成框图

2.2光伏发电系统的构成与类型

一套基本的太阳能光伏发电系统是由、控制器、逆变器和蓄电池构成。光伏发电系统有两大类：并网发电和独立发电。并网发电系统为方阵发出的电能经过并网逆变器将电能直接输送到交流电网上，或将太阳能所发出的电经过并网逆变器直接为交流负载供电，图1(b)为并网发电系统组成框图;独立发电系统为太阳能电池方阵发出的电能经蓄电池充电并经过逆变器将直流转换成交流电，图1(c )为独立发电系统组成框图。

应该说太阳能光伏系统可在太阳能风力发电控制器、逆变电源、并网逆变电源等多种绿色能源得到广泛应用。值此重点对DSC技术在太阳能逆变器中应用作分析。

3、太阳能逆变器系统应用方案

全球范围内能量的未来获取方式是一个新兴的焦点问题。矿物燃料的多个替代解决方案已经展开研究，并将在全球各地区进入了工业化的生产过程。光伏并网发电是将太阳能电池阵列所发出的直流电转变为交流电馈送电网，是太阳能发电走向可持续发展的必由之路。

太阳能是最广泛的替代能源之一，其重点放在光伏(PV)系统的交付上，这包括用于电力公用事业、商用建筑以及个人住宅的高性能太阳能逆变器。逆变器是整个太阳能系统的关键部件，可将PV电池的可变DC电压输出转换成清洁的50Hz或60 Hz正弦电流，适用于商用电网或本地电网供电。

作为光伏并网发电系统(如组合型)，整个系统由控制系统和功率主电路两部分组成。功率主电路使用大功率智能功率模块IPM，控制系统以DSP为核心，检测直流侧及网侧的电量信号，通过最大功率寻优，电压、电流调节，以及空间矢量PWM波形发生控制，向功率驱动回路发出控制指令，将太阳能直流转换单元输出的直流电变换成交流电，并回馈至电网。

太阳能并网逆变器是并网发电系统的核心部分，其主要功能是将太阳能电池板发出的直流电逆变成单相交流电，并送人电网。为此有必要对逆变电源技术特征作说明。3.2何谓逆变电源

逆变电源是将直流电转变为交流电的装置，是太阳能、风力发电系统的核心部件。根据产品设计情况分为：太阳能、风力发电专用正弦波逆变电源;经济型太阳能、风力发电控制逆变一体机;太阳能并网逆变电源与风力发电并网逆变电源等四类。而其太阳能、风力发电专用正弦波逆变电源是太阳能、风力发电系统的核心部件，该电源针对新能源发电系统的特点来设计制造，主要应用于太阳能电站，风力发电站，风、光、油、蓄互补发电系统和户用太阳能供电系统。其工作原理可由框图2表示。

图2 逆变电源基本工作框图

其性能特点为：DSP芯片控制，智能功率模块组装，纯正弦波输出，输出稳压、稳频，具有过压、欠压、过载、、输入极性接反等各种保护功能，而逆变效率≥85%，具有交流旁路功能，输入输出优异的EMI/指标，可配备232/485，具有高可靠性、高效率。

3.3太阳能并网逆变电源

太阳能并网逆变电源基本设计方案可用框图3(a)表示。

图3 (a) 太阳能并网逆变电源基本设计方案框图; (b) 以TMS320C2000 DSP为控制系统的太阳能并网逆变电源设计方案示意框图

该设计方案的性能特点为：DSC芯片控制，智能功率模块组装;MPPT(住宅用运行在最大功率点附近，即MPPT工作方式)控制，适时追踪太阳能电池板的最大输出功率;纯正弦波输出，自动同步并网，电流谐波含量小，对电网无、无冲击;具有扰动检出技术，实现运行控制;采用LCD、显示功能，其保护和报警功能齐全;RS232/485通讯，实现远程和监视;具有并网/独立运行功能。

技术指标：功率(例如1kW-50kW)：输入直流电压(200V-400V)，输出谐波失真率≤5%，过载能力150%、10秒，逆变效率>92%，使用环境温度-25℃~ +55℃。

3.2 DSC为控制系统的太阳能并网逆变电源设计方案

由于DSP芯片是DSC 核心部件，所以太阳能并网逆变电源设计方案是基于DSP技术的设计方案。值此以TMS320C2000TM DSP为典型应用作分析。因为以TMS320C2000TM DSP的平台能够最佳地响应太阳能逆变器多条实施线路的实时挑战。故以TMS320C2000TM DSP为典型应用作分析。该TMS320028xTM，内核32位以150MHz的最高频率运行，能够高效地执行在最大功率点下操作面板所需的高精度算法，可确保最高的电源转换效率，甚至在最苛刻与不断变化的条件下也是如此。DC/AC转换器主桥的驱动由TMS320C 2000器件高度灵活的PWM模块执行并与片上高速12位配合使用，调节所需的电流与电压，从而获得最常见的正弦波形。图3(b)为用TMS320C2000 DSP为控制系统的太阳能并网逆变电源设计方案示意框图。太阳能并网逆变电源设计方案由控制系统和功率主电路两部分组成。

对于控制系统，当控制电路上电后，首先检测电网参数和光伏电池的电压， 当网压正常时，全桥逆变器工作在PWM整流器状态，中间电压为400V左右。逆变器工作过程中，由控制芯片DSP检测中间电压、并网电流，如果中间电压过高或者并网电流超过最大电流时，由控制芯片封锁全桥逆变器和Boost升压斩波器的管控制脉冲，同时断开继电器。延时一段后再尝试重新启动，若故障仍然存在，则断开逆变器，DSP能快速响应命令。

太阳能电池输出的最大功率随着光照强度和温度的变化而变化，系统的最大功率跟踪由前级Boost升压斩波器控制。为实现与电网电压同频同相的并网电流，其由后级全桥逆变器控制。他们的控制都是由DSP芯片TMS320C2000 协调完成逆变器的设计。

除上述DSC为控制系统的太阳能并网逆变电源以外，本文还将对太阳能风力发电系统应用、太阳能及风力发电的控制器及风机并网逆变电源等技术与应用作简介。

4、太阳能风力发电系统应用

太阳能风力发电系统利用自然能源，取之不尽，用之不竭。它的利用不仅解决我国目前8000万无电居民的用电问题，而且可改善目前全球日趋严重的环境污染问题。除此之外，它的利用给用户带来巨大的经济效益。据统计，架设5公里及以后的电费投资，远远大于太阳能风力发电系统的一次性投资。

风光互补发电系统见图4所示。由于太阳能与风能的互补性强，风光互补发电系统在资源上弥补了风电和光电独立系统在资源上的缺陷。同时，风电和光电系统在蓄电池组和逆变环节是可以通用的，所以风光互补发电系统的造价可以降低，系统成本趋于合理。

图4 风光互补发电系统组成示意图

5、太阳能及风力发电的控制器

控制器是有效控制太阳能或风机发出的电力向蓄电池充电，蓄电池向负载放电，使蓄电池在安全工作电压、电流范围内工作的装置。它的控制性能直接影响蓄电池使用寿命和系统效率。

5.1全数字太阳能智能控制器

全数字太阳能智能控制器全部采用微电脑和无控制技术，并具备各种保护功能，广泛应用于邮电通信、微波、光缆传输、铁路通信及信号，也可为边远地区、海岛部队以及移动场所提供电力。由于太阳能电池的寿命一般均在20年以上，因此系统寿命可靠性较高，并可取代柴油机，实现无人值守。

性能特点：控制电路与主电路完全隔离，可正接地也可负接地;LED、LCD显示功能，可显示当前蓄电池电压、太阳能电池阵列输出电流、负载电流及蓄电池充电电流、日发电量、累计发电量;多路(6路/12路/18路等)太阳能可以同时接入;阶梯式控制方式，可使太阳能电池发出的电能最大限度向蓄电池充电，效率大大提高;各路充电电压检测具有“回差”控制功能，可防止静态开关进入振荡状态;过充、过放、过载、短路、接反、过热等一系列报警和保护功能;霍尔检测电流;温度补偿调节电压;最近30天的电量数据采集，缺电时电量可以存储;太阳能每天累计发电量，太阳能累计发电量，掉电数据不丢失;具有RTC功能，可以查寻当前时间，在任何时候出现异常(过充、过放、过载、短路等)，会把不同故障发生的时间分别记录下来，送上位机显示;提供标准RS232/RS485接口;根据客户不同需要，可安装不同等级防雷器;根据系统需要，可提供光控、油机、备用电源等功能。

5.2全数字风力发电智能控制器

全数字风力发电智能控制器是控制风力发电机将风能转化为电能并贮存到蓄电池的装置，控制器全部采用微电脑和无触点控制技术，并具备各种保护功能，广泛应用于邮电通信、微波、光缆传输、铁路通信及信号，也可为边远地区、海岛部队以及移动场所提供电力。

其性能特点与全数字太阳能智能控制器类同，不同之处如下：多路风机可以同时接入;阶梯式控制方式，可使风机发出的电能最大限度面向蓄电池充电，充电效率大大提高; 控制器内置大功率风机卸载，无级调节，逐级投入，使蓄电池不会经受突变大电流充电，大大提高蓄电池使用寿命;风机平稳降速，有效防上风机飞车;最近30天的电量数据采集，没电时电量可以存储。

5.3无尾翼风机控制器原理与特征

5.3.1无尾翼风机控制器原理可用图5描述。

图5 无尾翼风机控制器原理图

5.3.2无尾翼风机控制器特点

采用crochip公司专用微处理芯片;专用的风速仪与高性能风向;实时显示风速、风向、功率、电压、电流、手/自动刹车、偏航、变桨等信息;EMI/EMC指标优异，配备RS232/RS485及上位机监管软件;具有欠/过压自动切换，可实现三级电动刹车，自动关桨;防雷击、过载、短线等各种故障自动保护功能及故障报警;可设置最佳切入风速和切出风速，运行中能进行智能控制，自动根据风速、风向的变化，改变桨距、偏航方向，实现最大功率输出;工作温度-20℃～+70℃，可配置微型打印机。其应用范围适用于各种无尾翼风力发电机的控制。

5.4风光互补智能控制器

风光互补智能控制器是控制太阳能电池、风力发电机将太阳能、风能转化为电能并贮存到蓄电池的装置，由于风力资源和阳光资源在不同的地域、季节、天气条件分布不同，具有一定的互补性。同时充分利用风力资源发电一次性投资较低，而新能源发电系统维护量低，采用风光互补系统，性价比高。兼有太阳能控制器、风力发电控制器的特点。

是一种独立的照明系统，路灯控制器是将太阳能转化为电能并贮存到蓄电池为道路提供照明的装置，采用微电脑芯片和无触点控制技术，并具备各种保护功能。

性能特点为：照明开/关灯自动控制(光控、定时可设定);时控有1小时、3小时、4小时、5小时、6小时、8小时自由选择;蓄电池充/放电、欠压/过压/反接保护及温度补偿自动控制;负载开/短路自动保护，保护自复位。

风机并网发电是将风力发电机所发出的交流电经过整流逆变成交流电并馈送电网。与太阳能发电一样，风力发电是新能源发电走向可持续发展的必由之路。

工作原理可用框图6表示，其性能特点与太阳能并网逆变电源类同。

图6 风机并网逆变电源框图

7 光伏风力发电系统专用上位机软件

该软件为用户提供一个远程监管供电、用电设备的在线系统，配合多功能离网、并网逆变电源，对系统进行实时数据显示与处理、系统功能分析、系统事故追忆、各种文档备份、用户级别选择、实现远程特定功能控制、新用户电源使用学习、在线帮助等功能。

①实时数据显示与处理：对于系统电量、事故记录等非实时数据，根据电源系统采集周期，做定时采集，打包。在系统相应采集周期设定时间段内进行处理并备份。

②事故追忆：具备详细的事故记录(精确到秒，以时间段显示，同时记录系统所有运行参数备查);多种查询方式(按站点、时间、日期及起组合方式);报表生成和打印;数据软件和数据硬件备份。

③告警功能：具备报警参数设定，告警参数显示与保持。提供声音(内容可以自行选择，满足个性需求，同时提供pc机内部报警，为用户节约电能)、光、短信、邮件、电话等报警方式。

④安全模式：对用户提供权限管理、密码登录、无误操作设计，免费在线升级电源知识，新电源用户学习影像;对电源设备实时控制，参数全面具体，防误操作处理。

⑤附加功能与人性化设计：数据显示多样化;避免重复运行的设计;还可实现无线。

应该说国内外许多厂商有很多系列的太阳能及风力发电系统与产品，上述介绍的应用特征仅从共性的角度出发，因此在选用时应根据实际需要，确定参数与指标，以获得较高的性价比。

　　走过新旧的交接，2015年太阳能光伏行业的工作也渐次开展起来。虽然这个新年还是显得有些安静，但是各企业却也不曾松懈，并也有企业收获了迟来的硕果，如航天机电；也有企业刚欢喜丰收的喜悦又要烦忧官司缠身，如顺风新能源；保利协鑫的“硅片出售”乌龙事件也继续上演……放眼国外，德国Manz在其擅长的业务领域上斩获4000万欧元储能订单，电器龙头全球最大电器生产商伊莱克斯进军光伏市场，为家用光伏带来了更多可能。

　　在新年的气氛还缠绕左右的当下，太阳光伏企业们已经悄悄开始了新一年的战略计划。那么又有哪些不容错过的新闻讯息呢？OFweek太阳能光伏网编辑为您精心整理了企业最新的热点动态聚焦，以飨读者。

　　海润光伏通辽100MW项目并网获0.95元上网电价

　　近日，由海润光伏投资建设的内蒙古通辽100MWp光伏发电站项目并网试运行，接入国家电网内蒙古东部电力分公司，并将获得0.95元/kw·h的上网电价。

　　据介绍，通辽科左中旗100MW项目是海润光伏2014年在国内首批并网的光伏电站项目，同时成为目前内蒙古自治区单体装机容量最大的光伏电站。

　　项目总投资8.3亿元，项目地位于内蒙古自治区通辽市科左中旗舍伯吐镇北新艾勒嘎查（村），于 2014年9月开工建设，历经4个月建设完成。项目建成后年发电量16500万千瓦时，25年节约标准煤135万吨、减排二氧化碳345万吨，同时在电站内种草近4000亩、养羊1000只，此举既带动当地经济发展又保护自然生态环境。

　　点评：虽然这个2015年初显得有些安静，但是内蒙的百兆光伏项目却足以显示海润光伏的新年决心，在年末刚刚成立子公司后便接连推进项目建设，这个被称作内蒙古自治区单体装机容量最大的光伏电站也让人不可小觑。

　　航天机电74.5MW光伏发电项目宣布并网

　　日前，航天机电宣布，永登49.5MW光伏电站、金昌25MW光伏电站成功并网投运。据悉，永登49.5MW光伏发电项目是兰州市首个建成并网的大型地面光伏电站。

　　据介绍，永登49.5MW项目位于甘肃省兰州市永登县上川镇黄茨滩，年日照时数超过2600小时，预计年发电量将达到6591.21万/千瓦时，土地平整度高，适宜光伏电站的开发和建设。

　　此外，永登光伏电站还是航天机电首个通过TUV认证的电站，成为高品质航天光伏电站的优秀示范。一期49.5MW的成功并网投运，为航天光伏在该地区的持续开发建设打下了坚实基础。

　　点评：在出售子公司与利润下降的甩硅业包袱后，很快出现了反转剧情。航天机电这个光伏发电项目的并网消息很快吸引了业界的瞩目，而这个首个通过TUV认证的高品质优秀示范可以看出航天机电一门心思扎进光伏电站的决心，也为其后续工作开展增添了更多的便利。

　　华为智能光伏电站解决方案：逆变器顺利通过业界首次零穿测试

　　2014年12月，从中国电力科学研究院国家能源太阳能发电研发(实验)中心（NESC）传来喜讯，在青海进行的光伏电站实地并网测试中，华为智能光伏电站解决方案核心产品SUN2000系列并网逆变器组成的光伏电站各项指标表现良好，一举通过兆瓦级电站现场零电压穿越试验、低电压穿越测试、频率扰动试验和电能质量测试四项并网性能测试。此次测试的顺利通过，标志着华为成为全球第一家通过电站现场零电压穿越认证的逆变器品牌，各类技术指标表现优越，居全球领先水平。

　　本次测试由国内权威机构--国网电科院国家能源太阳能发电研发(实验)中心（NESC）和青海电科院共同合作实施，严格依据国家电网GB/T 《光伏发电站接入电力系统技术规定》标准进行测试。

　　点评：华为依靠先进且强硬的技术支持在光伏逆变器尤其是组串逆变器“杀”出了一条“血路”，华为SUN2000系列逆变器作为目前唯一一款在电站现场完成兆瓦级单元测试并一次性通过了国标低零电压穿越、电网频率扰动和电能质量的逆变器。为其光伏电站智能解决方案提供了更多了可利用，起到了极大的促进作用。

　　2014年顺风清洁能源装机总规模达1439MW

　　据记者最新了解到的数据，2014年，顺风清洁能源开发国内光伏电站80个，项目开发总量2706MW，项目开工37个，装机规模总量1439MW，项目并网18个，发电功率总量644MW。

　　2015年，顺风继续按照2014年的目标计划开发3GW电站。

　　点评：顺风清洁能源的2014年在装机总规模达到了1439MW的消息出来后算是交上一份满意的答卷，而新的一年3GW的目标是否能够继续达成呢？改名后的企业新战略又有调整吗？

　　保利协鑫终止硅片产业买卖须退还4亿元人币

　　保利协鑫公布，公司与关连公司江苏协鑫能源、上海淼昌及上海中民银孚投资管理分别订立2份终止契据，以终止出售一座硅片生产设施及一座硅锭生产设施予江苏协鑫能源；及向上海淼昌出售6座硅片生产设施及一座硅锭生产设施，自2015年1月6日起生效，惟须于终止契据日期后立即向上述公司分别退还首批保证金1亿元人民币及3亿元人民币，合共涉及4亿元人民币。另外，公司与高佳太阳能亦已订立一份具法律约束力的终止协议，以终止供应首批多晶硅及硅锭框架协议，并已解除公司主席朱共山于2014年11月29日对公司提供的承诺。

　　点评：保利协鑫的“硅片出售”风波一波三折，这个堪称“逗你玩”的乌龙事件现在又出来新消息--退还4亿元人民币，真是让业内看够了热闹。

　　中科恒源对疏附中建材、江西顺风和顺风中国提起1.36亿元仲裁

　　中科恒源科技股份有限公司（简称“中科恒源”）近日宣布，该公司已向上海仲裁委员会提起仲裁，并于2014年12月17日收到案件受理通知书（立案号：2014沪仲案字第1874号），控告疏附县中建材新能源光伏发电有限公司（简称“疏附中建材”）、江西顺风光电投资有限公司（简称“江西顺风”）、顺风光电投资（中国）有限公司（简称“顺风中国”）。

　　中科恒源诉称，疏附中建材没有履行《中建材喀什疏附20MWP光伏并网发电项目EPC总承包合同》（简称“EPC总承包合同”）的相关约定，同时，江西顺风、顺风中国没有履行《关于中建材喀什疏附20MWp光伏发电项目EPC合同款支付的共同担保协议书》（简称“共同担保书”）的相关约定，中科恒源要求支付工程款并承担相应的违约责任，仲裁总金额达1.36亿多元。

　　点评：中科恒源与顺风的这场纠纷已经持续四个多月，在顺风正结算好2014年终的的装机总量准备开开心心过大年的时候，中科恒源却毫不手软一纸诉状向其提起仲裁，仲裁总金额达1.36亿多元。看来顺风接下来需要好好应对了，这场“纷争”也待公平的裁定。

　　全球最大电器生产商伊莱克斯进军光伏市场

　　日前，伊莱克斯（Electrolux）股份有限公司旗下Zanussi品牌（国内也翻作“金章”）家用光伏系统大力进军欧洲光伏市场，先行推出的功率等级主要在5kW以下。和其他年轻的光伏行业新进者不同，其具有近百年的家电研发、质量管控，供应链和金融方案的大量积累和经验，大多数能照搬到家用光伏系统。其强势进军之势，料想会对专业家用光伏安装商产生冲击。

　　进军光伏市场的一始，Zanussi已同时在金融方案提供和供应链选择方面应用其传统优势集中发力。其和全球第七大银行巴克莱银行(Barclays Bank)共同推出了最为优惠和家庭可接受的金融方案，这种方案能使家庭投资者在安装光伏系统的时候，不但无需投入初期大量资金，更可以每个月从发电量来获得纯收益（发电收益减去银行还款为正）。在技术和设备支持方面，其和全球知名的逆变器供应商宁波锦浪（Ginlong Technologies Solis)签订了长期合约，通过其最为严格的供应链选择体系来保障推出的光伏产品和旗下其他所有电器一样，具备全球领先的性能和可靠性。

　　点评：虽然“跨界”在光伏行业已经不是什么新闻，而对于伊莱克斯来说则有更深的意义。作为传统的电器企业，进军光伏后凭借其在家电领域的多年的品牌知名度将有可能带动更多的家用电器市场，让光伏真正走入千家万户。

　　德国Manz斩获4000万欧元储能订单

　　2015年1月7日，高科技设备制造商ManzAG宣布已获得多笔储能大单，订单总额累计约为4000万欧元。

　　该公司宣告称，这些订单包括锂离子电池创新生产解决方案在内。

　　在消费电子产品领域，电池的使用寿命以及电池的大小规格已经变得愈发重要，而所应用的生产技术将对电池寿命及规格产生很大的影响。随着高科技技术在当今电池产品的逐步应用--从纽扣电池到软包电池--ManzAG已计划在锂离子蓄电池技术的持续开发方面扮演一个重要的角色。

　　该公司强调称，Manz研发的蓄电池生产技术可让电池变得更小，并拥有更长的使用寿命。据报道，这两大因素已对终端电子消费产品的特性产生了积极的影响，因此这也为Manz的客户带来了一定的竞争优势。

　　点评：ManzAG创始人兼CEODieterManz对今后的发展颇为乐观，其表示这巨额订单仅仅只是开始，他们将继续在储能业务方面稳定前行。而对于储能技术的革新，想必也会有带来更多期待。