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摘要：由于人类的频繁活动导致的能源、环境问题越来越严重，各国都急于开发研究可再生的新能源，以解决能源短缺问题。太阳能就是一种新兴的可再生能源，太阳内部氢原子发生氢氦聚变能够释放出大量的核能。各国都很重视太阳能的研究，目前太阳能已经可以作为发电和热水器的能源，相信不久就能建立以太阳能为主体的电网。本文对基于DSP的太阳能光伏并网发电系统进行了相关研究。
关键词：DSP；太阳能；光伏并网发电系统
前言
太阳能光伏技术起初并不受重视，但是随着研究的深入，科学家发现光伏发电几乎可以用于任何需要电能的场合，上至航天器，下至家用电器，大到电站，小到玩具。目前环境与能源越发严重，各国绿色环保思想意识也越来越强，光伏发电的无污染、危险性低、施工时间短等优势得到了各国的重视。虽然我国对光伏技术的研究不如国外发达国家，但是我国能源丰富，具有广阔的开发潜能。目前政府已经颁布了一系列的新政策，以此来辅助太阳能光伏技术的研究，促进中国光伏发电产业的发展。
1.基于DSP的太阳能光伏并网系统的主要特点分析
DSP芯片指能够实现数字信号处理技术的芯片，太阳能光伏并网系统主要依靠DSP的信号处理实现系统的数字化和自动化。电力系统的数字化和自动化可以避免工作人员不当操作而产生失误，提高系统运作的稳定性和安全性。基于DSP建立的太阳能光伏并网系统有以下五个特点：
1.1稳定性非常高
DSP是一种数字信号处理技术，可以在短时间内完成大量控制和保护算法，它的高效性和稳定性运行，可以避免很多机器故障问题的产生。
1.2降低污染
DSP能够实现发电的无污染。传统的发电并网系统的逆变器直流分量时会产生高次谐波，产生污染。DSP可以提高正弦波电流的稳定性，跳过直流分量步骤，直接输出电流，从而减少发电的污染。
1.3工作效率很高
DSP可以在短时间内完成大量的数字信号处理算法，提高工作的效率。比如，DSP的芯片TMS32028035能够降低逆变的阻力，提高逆变的效率。
1.4提高发电质量
MPPT控制器是“最大功率点跟踪”太阳能控制器。MPPT控制器可以实现对太阳能光伏发电的全面掌控，它能够监测太阳能板的发电电压，追踪记录VI值，保證发电系统的最大输出功率。MPPT控制器可以说是光伏发电系统的核心，DSP可以实现MPPT的自动控制，使光伏发电系统始终保持最佳状态。
1.5降低断电带来的危害
孤岛效应是指在电子电路中，如果电网突然失压，并网光伏发电系统仍就会对电网中的邻近部分线路保持供电。孤岛效应不仅会破坏电网系统、用电设备，还会威胁工作人员的生命安全。DSP技术可以反“孤岛效应”，在电网断电时立刻中断发电。
2.基于DSP的太阳能光伏并网发电系统
2.1控制系统结构设计
太阳能光伏发电系统的核心部分是控制系统。基于DSP的太阳能光伏并网发电控制系统不同于传统的控制系统，它可以实现系统的数字化、自动化。本文重点阐述DSP数字控制系统。DSP数字控制器的优点很多，比如：运算速度快、算法零花简便、运行速度快等。DSP稳定性非常高，可以大幅度提高工作效率，还可以降低污染、提高发电质量，以及避免断电时产生的不良影响。DSP控制器通过数字信号能够掌握太阳能发电的全过程，它能够监测太阳能板的发电电压，追踪记录VI值，保证发电系统的最大输出功率，改善了传统控制系统的反应慢、准略低等缺陷。控制系统是太阳能光伏发电系统的首脑，而控制系统的核心就是DSP技术。DSP不仅可以解决传统系统的诸多缺陷，提高系统发电的工作效率和质量，还可以提高安全性，保证人员的生命安全。控制系统结构设计如图1所示
图1 控制系统结构图
2.2光伏并网系统的控制电路设计
TI公司设计的TMS320LF2407 DSP处理器运作十分迅速，它可以短时间处理大量数字信号，灵活变换大量算法，大大提高了电路的精准性，保证了输出电的质量。相对于传统的电路，DSP的设计更加简便，需要投入建设的资金较少，但是安全性、准确性等性能却大幅度的提高。光伏并网系统的控制电路设计实现了各个电路并网运行。MPPT即“最大功率点跟踪”太阳能控制器，它是太阳能光伏并网系统的核心。通过MPPT控制器可以全面掌控太阳能光伏发电系统，能够监测太阳能板的发电电压，追踪记录VI值，保证发电系统的最大输出功率。导纳增量法是常用的实现MPPT的方法之一，它可以解决光伏发电系统中对于光伏电池最大功率点跟踪，预测等问题。科学家研究发现要想实现准确、高效地控制输出功率，核心是解决太阳能电池的输出功率对电压的微分的问题，控制光伏发电的最大功率点。微分控制是研究人员使用的常用方法，其原理就是太阳能电池在最大功率点的输出功率对电压微分是零。微分控制法可以较好的排除外界环境对电路的影响，比如：温度、太阳辐射等。非线性的性状态方程求解难度大，微分控制法可以把非线性转变为线性从而降低求解难度，减少误差，提高运算的准确性。求解的状态方程提示输出电压与脉冲宽度调制有关，即改变占空比可变的脉冲波形（PWM）就可以实现对输出功率的控制。
3.DSP太阳能光伏并网系统的实际应用
DSP太阳能光伏并网主要应用于屋顶和沙漠。尽管沙漠土地辽阔空旷，便于能源的收集，但是想要在沙漠建造电站需要大量资金开辟土地，耗时长消耗大，同时沙漠地区对设备的要求很高，运作起来也十分复杂。相比之下屋顶DSP太阳能光伏并网系统更具有优势，设施简便，投入建造的金额较少，时间也较短。一般来说沙漠电站建造规模较大的电网，屋顶电站规模较小。随着科技和经济的发展，近几年DSP太阳能光伏并网系统发展十分迅速，据不完全统计，2010年世界太阳光伏电网发电量已超过15GW，其中我国太阳能光伏并网占有的比重很大，相信构建以太阳能为主体的电网指日可待。
4.结语
总而言之，在资源日益紧张、环境污染越发严重的今天，太阳能的无污染、可再生性、取能方便等优势引起了世界各国的关注。太阳能利用开发也成为了各国研究的重点。如今太阳能光伏发电的应用已经相当广泛了，构建以太阳能为主体的电网将成为现实。DSP对于太阳能光伏并网系统作用极大，提高DSP技术能从根本上促进太阳能光伏并网发电系统的发展。
参考文献：
[1]李卫华，林闽，张艳红等.基于DSP的光伏并网发电控制系统[J].可再生能源，2010，28（3）：81-84.
[2]杨海柱，张永生，张辉等.并网型户用太阳能光伏发电监控系统的设计[J].电源技术，2013，37（2）：269-271.
[3]赵玉文.21世纪我国光伏产业发展战略思考[C].合肥工业大学讲座，2002.
作者简介：刘毅（1993-），男，江苏泰兴，硕士在读，新能源发电并网控制系统。刘建华（1981-），男，河南周口，讲师，博士，复杂工业过程建模、控制与优化理论及应用技术研究与开发
关键词：DSP；太阳能；光伏并网发电系统
前言
太阳能光伏技术起初并不受重视，但是随着研究的深入，科学家发现光伏发电几乎可以用于任何需要电能的场合，上至航天器，下至家用电器，大到电站，小到玩具。目前环境与能源越发严重，各国绿色环保思想意识也越来越强，光伏发电的无污染、危险性低、施工时间短等优势得到了各国的重视。虽然我国对光伏技术的研究不如国外发达国家，但是我国能源丰富，具有广阔的开发潜能。目前政府已经颁布了一系列的新政策，以此来辅助太阳能光伏技术的研究，促进中国光伏发电产业的发展。
1.基于DSP的太阳能光伏并网系统的主要特点分析
DSP芯片指能够实现数字信号处理技术的芯片，太阳能光伏并网系统主要依靠DSP的信号处理实现系统的数字化和自动化。电力系统的数字化和自动化可以避免工作人员不当操作而产生失误，提高系统运作的稳定性和安全性。基于DSP建立的太阳能光伏并网系统有以下五个特点：
1.1稳定性非常高
DSP是一种数字信号处理技术，可以在短时间内完成大量控制和保护算法，它的高效性和稳定性运行，可以避免很多机器故障问题的产生。
1.2降低污染
DSP能够实现发电的无污染。传统的发电并网系统的逆变器直流分量时会产生高次谐波，产生污染。DSP可以提高正弦波电流的稳定性，跳过直流分量步骤，直接输出电流，从而减少发电的污染。
1.3工作效率很高
DSP可以在短时间内完成大量的数字信号处理算法，提高工作的效率。比如，DSP的芯片TMS32028035能够降低逆变的阻力，提高逆变的效率。
1.4提高发电质量
MPPT控制器是“最大功率点跟踪”太阳能控制器。MPPT控制器可以实现对太阳能光伏发电的全面掌控，它能够监测太阳能板的发电电压，追踪记录VI值，保證发电系统的最大输出功率。MPPT控制器可以说是光伏发电系统的核心，DSP可以实现MPPT的自动控制，使光伏发电系统始终保持最佳状态。
1.5降低断电带来的危害
孤岛效应是指在电子电路中，如果电网突然失压，并网光伏发电系统仍就会对电网中的邻近部分线路保持供电。孤岛效应不仅会破坏电网系统、用电设备，还会威胁工作人员的生命安全。DSP技术可以反“孤岛效应”，在电网断电时立刻中断发电。
2.基于DSP的太阳能光伏并网发电系统
2.1控制系统结构设计
太阳能光伏发电系统的核心部分是控制系统。基于DSP的太阳能光伏并网发电控制系统不同于传统的控制系统，它可以实现系统的数字化、自动化。本文重点阐述DSP数字控制系统。DSP数字控制器的优点很多，比如：运算速度快、算法零花简便、运行速度快等。DSP稳定性非常高，可以大幅度提高工作效率，还可以降低污染、提高发电质量，以及避免断电时产生的不良影响。DSP控制器通过数字信号能够掌握太阳能发电的全过程，它能够监测太阳能板的发电电压，追踪记录VI值，保证发电系统的最大输出功率，改善了传统控制系统的反应慢、准略低等缺陷。控制系统是太阳能光伏发电系统的首脑，而控制系统的核心就是DSP技术。DSP不仅可以解决传统系统的诸多缺陷，提高系统发电的工作效率和质量，还可以提高安全性，保证人员的生命安全。控制系统结构设计如图1所示
图1 控制系统结构图
2.2光伏并网系统的控制电路设计
TI公司设计的TMS320LF2407 DSP处理器运作十分迅速，它可以短时间处理大量数字信号，灵活变换大量算法，大大提高了电路的精准性，保证了输出电的质量。相对于传统的电路，DSP的设计更加简便，需要投入建设的资金较少，但是安全性、准确性等性能却大幅度的提高。光伏并网系统的控制电路设计实现了各个电路并网运行。MPPT即“最大功率点跟踪”太阳能控制器，它是太阳能光伏并网系统的核心。通过MPPT控制器可以全面掌控太阳能光伏发电系统，能够监测太阳能板的发电电压，追踪记录VI值，保证发电系统的最大输出功率。导纳增量法是常用的实现MPPT的方法之一，它可以解决光伏发电系统中对于光伏电池最大功率点跟踪，预测等问题。科学家研究发现要想实现准确、高效地控制输出功率，核心是解决太阳能电池的输出功率对电压的微分的问题，控制光伏发电的最大功率点。微分控制是研究人员使用的常用方法，其原理就是太阳能电池在最大功率点的输出功率对电压微分是零。微分控制法可以较好的排除外界环境对电路的影响，比如：温度、太阳辐射等。非线性的性状态方程求解难度大，微分控制法可以把非线性转变为线性从而降低求解难度，减少误差，提高运算的准确性。求解的状态方程提示输出电压与脉冲宽度调制有关，即改变占空比可变的脉冲波形（PWM）就可以实现对输出功率的控制。
3.DSP太阳能光伏并网系统的实际应用
DSP太阳能光伏并网主要应用于屋顶和沙漠。尽管沙漠土地辽阔空旷，便于能源的收集，但是想要在沙漠建造电站需要大量资金开辟土地，耗时长消耗大，同时沙漠地区对设备的要求很高，运作起来也十分复杂。相比之下屋顶DSP太阳能光伏并网系统更具有优势，设施简便，投入建造的金额较少，时间也较短。一般来说沙漠电站建造规模较大的电网，屋顶电站规模较小。随着科技和经济的发展，近几年DSP太阳能光伏并网系统发展十分迅速，据不完全统计，2010年世界太阳光伏电网发电量已超过15GW，其中我国太阳能光伏并网占有的比重很大，相信构建以太阳能为主体的电网指日可待。
4.结语
总而言之，在资源日益紧张、环境污染越发严重的今天，太阳能的无污染、可再生性、取能方便等优势引起了世界各国的关注。太阳能利用开发也成为了各国研究的重点。如今太阳能光伏发电的应用已经相当广泛了，构建以太阳能为主体的电网将成为现实。DSP对于太阳能光伏并网系统作用极大，提高DSP技术能从根本上促进太阳能光伏并网发电系统的发展。
参考文献：
[1]李卫华，林闽，张艳红等.基于DSP的光伏并网发电控制系统[J].可再生能源，2010，28（3）：81-84.
[2]杨海柱，张永生，张辉等.并网型户用太阳能光伏发电监控系统的设计[J].电源技术，2013，37（2）：269-271.
[3]赵玉文.21世纪我国光伏产业发展战略思考[C].合肥工业大学讲座，2002.
作者简介：刘毅（1993-），男，江苏泰兴，硕士在读，新能源发电并网控制系统。刘建华（1981-），男，河南周口，讲师，博士，复杂工业过程建模、控制与优化理论及应用技术研究与开发