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号控制开关管，SPWM波可分为：单极性SPWM波形如图2.4所示；双极性SPWM波形如图2.5所示。
图2.3 电压型全桥逆变电路
图2.4 单极性SPWM波形 图2.5 双极性SPWM波形
由于单相光伏并网发电系统是将光伏电池的直流电转化成正弦交流电，进而
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向电网输送电能，所以DC-AC逆变器是一个有源逆变系统。DC-AC逆变器的输出控制模式有两种：电压型控制模式和电流型控制模式[5]。DC-AC逆变器控制的目标是：控制逆变电路输出的交流电为稳定的、高品质的正弦波，并与电网电压同相和同频，因此选用其输出电流作为被控制量[6]。
3 光伏电池的特性
光伏效应是指在两种不同材料的公共结被光子辐射照射后，便在这两种材料之间产生了电动势，光伏电池大多由半导体硅制成，硅晶体中掺入其他杂质，如硼、磷等，因此光伏电池就能将光能直接转换成电能。
3.1 光伏电池的等效电路模型
为了方便描述光伏电池的工作状态，通常用等效电路来描述光伏电池，光伏电池等效电路如图3.1所示。
I1RshId IshRsIU
图3.1 光伏电池等效电路
在理想状况下，其等效串联电阻Rs很小，而等效并联电阻Rsh很大，一般对单晶硅或者多晶硅光伏电池来说，在一般的工程应用中，它们都可以忽略不计。 光伏电池的输出I-U特性方程式（3.1）：
??q(U?Rs?I)??U?Rs?I （3.1） I?I1?I0?exp??1???nkTRsh????
式中：I1为光生电流（此值正比于入射光照强度）；I0为二极管反向饱和电流（对光伏电池单元而言，其数量级为10-4A）；q是电子电荷，为1.6×10-19；I为光伏电池输出电流；U为光伏电池输出电压；Rs为光伏电池的串联电阻（小
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于1Ω）；Rsh为光伏电池的并联电阻（数量级为KΩ）；k为波耳兹曼常数，为1.38×10-23J/K；n为P-N结的理想因子，当温度T=300K时，取值2.8；T为绝对温度。
光伏电池的输出功率为式（3.2）：
??q?U?Rs?I???U?Rs?I （3.2） P?UI?UI1?UId?exp??1?U??nkTRsh????
由公式（3.1）和（3.2）可得I-U和P-U关系曲线，光伏电池输出特性曲线如图3.2所示：
P/WI-UPmI/AIscImP-U0UmUocU/V
图3.2 光伏电池输出特性曲线
其中，Isc为短路电流，即光伏电池在一定条件下的最大输出电流；Uoc为开路电压，即光伏电池在一定条件下最大输出电压；Pm为光伏电池在一定条件下最大输出功率，Pm=Im×Um，Im为最大功率点电流，Um为最大功率点电压。
根据外界环境改变日照强度或大气温度等条件，可以得到温度一定时日照强度对输出特性的影响和日照一定时温度对输出特性的影响；日照强度对输出特性影响如图3.3所示，温度对输出特性影响如图3.4所示。
I/A1000W/m2800W/m2600W/m20U/V
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I/A25℃45℃35℃0U/V
图3.3 日照强度对输出特性影响 图3.4温度对输出特性影响
由图3.3和图3.4知，光照强度对短路电流Isc影响较大；温度对开路电压Uoc影响较大。
最大功率点跟踪MPPT(maximum power point tracking)是太阳能光伏发电系统中的重要技术，它能充分提高光伏阵列的整体效率。在确定的外部条件下，随着负载的变化，太阳能电池的输出功率也会变化，但始终存在一个最大功率点。当工作环境变化时，特别是日光照度和结温变化时，太阳能电池的输出特性也随之变化，且太阳能电池输出特性的变化非常复杂。目前太阳能光伏发电系统转换效率较低且价格昂贵，因此，使用最大功率点跟踪技术提高太阳能电池的利用效率，充分利用太阳能电池的转换能量，应是光伏系统研究的一个重要方向。
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4 硬件电路设计
本部分将根据光伏电池的输出特性，设计硬件电路实现光伏最大功率跟踪，主回路选用Boost升压斩波电路，主控芯片选用DSP TMS320F2812实现对系统的控制；限于采用光伏电池的输出功率和电压的限制。
4.1 Boost电路工作原理
Boost升压斩波电路原理图如图4.1所示。
L+UL+-ILVG+DDUVCIV+U0I0+R-Ui-
S-
图4.1 Boost升压斩波电路原理图
假设电路中的电感L值很大（IL连续），电容C值也很大。当V导通时，电源Ui向电感L充电，充电电流基本稳定在IL，同时电容上的电压向负载R供电，因为C很大，基本保持输出电压U0为恒值；当V关断时，电源Ui和L共同向电容C充电，并向负载R提供能量；若V导通时间为Ton，关断时间为Toff，当电路稳定工作时，在一个周期T内电感L获得的能量和释放的能量相等，可得式（4.1）：
UiILTon?(U0?Ui)ILToff (4.1)
化简得式（4.2）：
U0?Ton?ToffTonUi?TUi (4.2) Toff若导通占空比为 D?Ton，则得式（4.3）： T U0?1Ui 1?D（4.3）