摘 要

在经济高速发展的现代社会中，传统能源的爆炸式消耗导致不可再生能源的存储量急剧减少，环境的污染更加严重，所以人们迫切需要一种清洁、可再生、可普及的新型能源。太阳能能源由于自身储存量大、清洁性高、获取容易，成为能源界的新宠儿，利用太阳能产生电能的光伏发电技术被列为重点技术进行研究。因此光伏发电技术具有一定的实际意义。所以本文研究一种智能光伏逆变电源，基于直流升压斩波电路和电压型单相全桥逆变电路，并对太阳能电池进行了建模和仿真，最终满足输出有效值220V，频率为50HZ的正弦交流电。

首先，为了高效率的利用太阳能，提升整个逆变电源的效率，我们进行了太阳能电池的建模与仿真，探讨光照强度和温度等因素对输出电压的影响，保证最大限度的把能接受的太阳能转换为电能。

其次，本文设计以STC89C51单片机为核心的逆变控制系统，并具有驱动和SPWM缓冲电路。主电路由直流升压斩波电路和电压型单相全桥逆变电路组成，在MATLAB中的Simulink画出仿真图，进行电路的仿真和输出波形的研究，选择合适的参数，保证输出波形满足所需条件，而且我们使用PROTUES软件将主电路以及驱动控制电路的电路图画出，使得读者更能理解。

最终，设计出一个能够把太阳能转换成电能，具有将直流电逆变成交流电，且输出电压的有效值为220V，输出的频率为50HZ，输出功率为200W的智能光伏逆变电源。

关键词：光伏发电 Boost电路 单相全桥逆变电路 PWM脉冲驱动

Abstract

In the modern society with rapid economic development, the explosive consumption of traditional energy leads to a sharp decrease in the storage of non renewable energy and more serious environmental pollution, so a new type of clean, renewable and universal energy is urgently needed. Solar energy has become a new favorite in the energy industry because of its large storage, high cleanliness and easy access to energy, and photovoltaic power generation technology using solar energy is listed as the key technology. Therefore, the design of solar power generation system has certain practical significance. This paper studies a kind of intelligent photovoltaic inverter, based on DC boost chopper circuit and voltage type single-phase full bridge inverter circuit, and model and simulate the solar cell, and finally meet the sinusoidal alternating current with a amplitude of 220V and a frequency of 50HZ.

First, in order to utilize the solar energy efficiently and improve the efficiency of the whole inverter, we have carried out the modeling and Simulation of the solar cell, and discussed the influence of light intensity and temperature on the output voltage, so as to ensure the maximum energy conversion of the acceptable solar energy into electric energy.

Secondly, this paper designs an inverter control system based on STC89C51 single chip microcomputer, and has a drive and SPWM buffer circuit. The main power route DC boost chopper circuit and the voltage type single-phase full bridge inverter circuit are composed. The simulation diagram is drawn in the Simulink in MATLAB, the simulation of the circuit and the study of the output waveform are carried out, and the suitable parameters are selected to ensure the output waveform to meet the required conditions. We use PROTUES software to draw out the circuit of the main circuit and drive control circuit, so that readers can understand it better.

Finally, an intelligent photovoltaic inverter power can be designed to convert the solar energy into electric energy, and the output voltage is 220V, the output voltage is 50HZ, and the output power is 200W.

Key words: Photovoltaic power generation Boost circuit Single phase full bridge inverter circuit PWM drive pulse

目录

第1章 绪论 1

1.1 太阳能能源利用的实际背景意义 1

1.2 研究发展概况 2

1.2.1国外研究发展概况 2

1.2.2国内研究发展概况 3

1.3 论文主要研究的内容以及目标 4

第2章 太阳能电池的建模与仿真 5

2.1 太阳能电池的工作原理和特性 5

2.2太阳能电池的数学模型 6

2.3太阳能电池的仿真模型 7

2.4仿真结果 9

第3章 系统的硬件设计 11

3.1系统硬件设计框图 11

3.2 前级DC-DC升压电路分析设计 11

3.3 后级DC-AC逆变电路分析设计 13

3.3.1 电压型单相全桥逆变电路的原理 13

3.3.2 DC-AC逆变电路的主电路设计 15

3.3.3 DC-AC逆变电路的控制设计 16

3.3.4 DC-AC逆变电路的驱动设计 18

第4章 系统软件设计 20

4.1主程序框图 20

4.2 SPWM控制信号的产生 21

第5章 逆变电源的Matlab仿真 22

5.1 仿真软件操作和优点介绍 22

5.2升压环节的建模及仿真 22

5.3 Simulink仿真整体电路 24

第6章 结论 29

参考文献 30

附件：系统原理图 31

致谢 34

第1章 绪论

1.1 太阳能能源利用的实际背景意义

随着现代社会的快速发展，物质生活的不断追求，地球上存储的能源正在快速的被消耗，人均能源占有率同时也越来越低，能源成为限制21世纪人类经济社会发展的主要因素。

目前社会的发展还是主要依靠以传统能源中的“煤炭、石油”为代表的不可再生的化石能源作为主要发展动力，但是化石能源的消耗会对环境产生巨大污染并使得温室效应更加严重，每天约有一亿吨的温室气体由于化石能源的燃烧被排放到大气环境中，破坏大气环境，加剧温室效应以及造成生态环境的严重损害。更加严峻的问题是化石能源的供应已经很难满足人类经济社会不断发展的需要，人类社会的快速发展和资源环境条件的不断恶化形成了一对突出的矛盾，解决矛盾的关键点就是传统化石能源需要新型绿色可再生能源替换！

在种种因素的考虑下，太阳能能源在众多能源品种中脱颖而出，首先太阳能能源具有高度清洁性，储备量丰富，获得条件简单的特点。太阳能是因为太阳表面无时无刻发生的核聚变产生的，主要元素是氢元素，而氢元素可以与氧元素结合成生命赖以生存的水，具有高度的清洁性和对环境友好性[1]。太阳能能源具有丰富的储存量，可供人类经济社会长期有效的使用，并且给环境保护、全球变暖和资源匾乏等问题提供一个高效合理的处理方式和解决方法。

所以说太阳能是人类未来发展的重要能源，因其清洁无污染，能源存储量高，获得方式简便、地域普遍性和经济性等优势条件，具有极高的研究意义和开发前景。相信太阳能能源将在不久的未来为人类能源的利用担当重则，为世界能源结构的转型起主导作用，成为人类的新型能源！

1.2 研究发展概况

1.2.1国外研究发展概况