光伏并网发电模拟装置报告

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1、光伏并网发电模拟装置17目录摘要21.总体方案设计21.1系统装置框图21.2系统实现基本框图31.3调制方案论证31.4驱动方案论证32.理论分析与计算42.1MPPT的控制方法与参数计算42.2同频、同相的控制方法与参数计算52.3提高效率的方法52.4滤波参数计算53.电路与程序设计63.1DC-AC主回路与器件的选择63.2控制程序设计63.3过流欠压保护电路74系统测试与分析84.1测试仪器84.2测试结果84.3、测试结果分析8附录一：正弦信号参数表9附录二：程序核心代码1017光伏并网发电模拟装置摘要本设计由模拟光伏电池、并网逆变、滤波电路、工

2、频隔离变压器及控制电路构成。具有最大功率点跟踪功能及频率跟踪功能；此外，输入输出还分别具有欠压过流保护。该系统控制电路部分主要由超低功耗MSP430单片机，PI调节电路及模拟乘法器、精密整流电路、SPWM波控制芯片TL494、驱动芯片IR2130组成。系统通过对输入电压电流的采样和MPPT算法来实现最大功率点的跟踪，具有相对偏差小，DC-AC变换效率高等特点。关键词：光伏并网逆变；最大功率点跟踪；MSP430F169；TL494；工频隔离变压器。1.总体方案设计1.1系统装置框图图1并网发电模拟装置框图直流稳压电源Us和电阻Rs模拟光伏电池，其中Us=60V

3、，Rs=30Ω到36Ω；Uref为模拟电网电压的正弦参考信号，其峰峰值为2V，频率Fref为45Hz到55Hz。T为工频隔离变压器，变比为n2:n1=2:1,n3:n1=1:10;将uf作为输出电压的反馈信号；负载电阻RL=30Ω到36Ω。171.2系统实现基本框图图2系统基本框图1.3调制方案论证SPWM调制方式在开关电源中应用相当广泛，我们的调制策略也采用该方式，具体方案如下：方案一：软件合成SPWM波。MSP430单片机内含16位定时器，可用于比较模式来产生SPWM波，但是我们所用的f169型号所采用的晶振为8MHz，逻辑上的三角载波频率上不去，仅能够

4、产生几十Hz的SPWM波形，频率再高的话滤波后波形不稳，速度上远不够控制的需要，该方案被抛弃。方案二：软件产生调制波，用孤立元件做载波发生电路。MSP430单片机具有两个DA口，可以用DA方式来产生正弦波。由于需要较高精度的正弦波，我们采用每个周期采样360个点来生成正弦波，数据点见附录一。载波发生采用孤立元件搭建，所产生的波形频率均不理想，很容易受到干扰，最后该方案我们并没有完全抛弃，从而衍生出我们的第三方案。方案三：单片机产生调制波，加到TL494芯片来产生SPWM波。TL494内部可以产生400KHz以内的锯齿波，虽然载波为锯齿波而不是三角波，但由于频

5、率高，也同样满足控制需要。综上所述，我们采用了方案三。模拟光伏并网发电的Vref信号为正弦信号，可以外部提供，也可以自己提供，这两种方式均适用于利用TL494芯片来调制产生SPWM波的方案。1.4驱动方案论证由于我们采用SPWM调制方式进行逆变，MOS管的驱动也就成了一个难点，经尝试，我们提出了以下三种方案：方案一：17采用BJT驱动半桥。电路原理图如图3：图3BJT驱动半桥经测试逆变输出的波形混乱，因为在斩波时管子关断时产生的负压不好控制，因而该方案被放弃。方案二：采用浮栅驱动芯片驱动进行全桥逆变。电路原理图见图4：图4IR2110构成的驱动电路经测试输出

6、波形稳定，但是该驱动芯片要进行外面的死区设置，外加硬件或软件进行设置。由于参考正弦信号可以是外界任意给的，因此软件设置死区难度大，若进行硬件设置就要外加电路，这使得电路变得更复杂，基于有更好的方案选择，我们放弃了采用IR2110的选择。方案三：电路原理与方案三一致，只是把驱动芯片IR2110换成IR2130，IR2130的优点在于自带死区控制，硬件电路可以变得简单，也不需要软件专门做死区算法，具有更多的资源来进行MPPT控制，该方案也就成了我们的最终方案。综上所述，我们最后采用了方案三，即用IR2130驱动芯片来驱动进行全桥逆变。2.理论分析与计算2.1MP

7、PT的控制方法与参数计算MPPT的全称“最大功率点跟踪”（MaximumPowerPointTracking）。扰动观察法原理是目前实现MPPT常用方法之一，系统中通过MSP430单片机片内AD进行和的多次采样，则当前输出功率P(K)=*，当改变时，=17U，若功率P(K)大于P(K-1),则扰动正确；若功率P(K)小于P(K-1)，则向反向扰动。如此进行多次的采样比较能准确跟踪最大功率点。2.2同频、同相的控制方法与参数计算因为光伏太阳能电池版产生的是直流输入，幅值随光强和温度而变化，为使最终输出实现频率的可控性，本系统中正弦信号为峰峰值是2V的模拟电网信

8、号，在实际硬件中将直流和正弦信号接入模拟乘法器所得的