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摘要
本文以數位訊號處理器(DSP TMS320F2812)為控制核
心實現光伏發電系統，並以單級直流-交流轉換器取代傳
統直流-直流轉換器與直流-交流轉換器串接之兩級架構
，其中直流-直流轉換器以全橋轉換器為架構，並以對稱
相移調變方法來實現零電壓切換功能取代傳統正弦脈波
寬度調變方法以獲得較高轉換效率，並以數位訊號處理
器執行交流電流迴路控制，最後建立一套輸出額定功率
300W並與市電併聯之實作證明。
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研究動機與目的
光伏發電系統主要可分為獨立供電系統、市電併聯
供電系統兩大運轉類型。
獨立供電系統： 不需併聯電力公司的配電網路系統即可自行
發電供給負載所需電力之獨立電源，其系統
中通常需加裝蓄電池
市電併聯系統： 將太陽能光電板所產生的電力經由轉換器轉
換後併入市電網路系統，提供市電網路迴路
上的負載使用，不足的電力則直接由市電網
路系統提供。
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系統架構
為簡化兩級直流/交流轉換器複雜性，本文採用單級
直流/交流轉換器，圖1為主電路架構。單級直流/交流轉
換器的電路架構基本上可分兩種實現方式，如圖1和圖2
所示，兩種架構之共同點是均使用脈動直流控制方式，
故前級輸出側皆為脈動直流。兩種架構之差異點是圖1之
後級功率開關另亦可做PWM切換以實行非單位功因電流的
需求，而圖2則無此能力。
S5
S1
S1
S3
In
Vin
S6
Cin
Lf
cf
Ro
Vin
S4
Q3
Cin
C
圖1.單級式控制直流-交流轉換器可行架構一
P3
f
Vn
S2
17: 82
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Q1
In
Vn
S2
Lf
S3
S4
V AC
48 : 400
Q2
Q4
圖2.單級式控制直流-交流轉換器可行架構二
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控制原理分析
全橋相移式零電壓切換轉換器其主要是利用相位調變
的方式，將對角線上功率晶體閘極驅動訊號作相位移，而
在零電壓切換主要是利用變壓器的漏電感與開關元件上的
寄生電容在相移切換時進行諧振。此作法的優點主要降低
開關元件的切換損失、開關上的電壓應力及電磁干擾，同
時也不需要緩震電路。
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控制原理分析
前級相移式轉換器開關S1 與PWM對稱關係P1 同時動
作，只在前級相移式轉換器開關S4中加入延遲角度α，但
經由圖3中可觀察發現延遲角度最大角度只有TS/2，改良
圖3中的延遲角度α，使前級轉換器開關S1與開關S4的延遲
角度兩邊對稱分佈TS/4，此時延遲角度在一個週期中的變
化為TS/2，此改良後的對稱相移調變能使輸出電壓有正弦
波且震幅可調的特性如圖4所示。
s1

t

s4
t
圖3 相移調變開關順序圖
P1
t
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控制原理分析
負載電壓經整流濾波後，得到回授電壓，將此回授
電壓與基準電壓相減後，經PI控制器得到控制電壓，再
將此控制電壓乘上DSP所建立之正弦波表得到電壓命令
VC，如圖5所示與一個三角波相比較，當三角波大於電
壓命令VC則S1為Hi，而當三角波小於電壓命令-VC則S1
為Lo，而另一臂訊號S3則與S1訊號切換邏輯相反，當三
角波小於電壓命令VC則S3為Hi，而當三角波大於電壓
命令-VC則S3為Lo，而P1訊號只需利用一個直流準位控
制其相位角即可。
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控制原理分析
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DSP程式流程與控制電路設計
本文研究之系統程式流程與控制電路架構大綱分為獨
立供電型與市電併聯型兩種控制模式，且本單級直流/交流
轉換器系統使用數位訊號處理器(DSP TMS320 F2812)為控
制核心，達到如下功能 ：
獨立供電時： 抓取輸出電壓迴授與輸出電流迴授控制，
達到輸出穩壓功能。
市電併聯時： 依據PV Power Source所給定之最大功率曲
線，抓取輸入電壓與輸出電流訊號計算最
大功率點，並抓取輸出至市電網路之電流
迴授訊號，達到與市電併聯的功能。
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