光伏并网发电模拟装置-毕业设计

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1、摘要本系统以MSP430单片机为控制核心，通过最大功率点追踪(MPPT)电路和正弦逆变电路实现了高效率的同频同相正弦波并网输出。该系统具有输入欠压保护及输出过流保护功能，可以实现系统的安全运行。达到了题目要求的各项功能指标要求同时本系统还实现了输出功率、电压、电流及频率液晶显示的功能并可以与上位机进行通信，可在上位机上显示系统信息，并对系统进行控制。关键词：MSP430正弦逆变MPPT高效率AbstractTheMSP430microcontrollersystemtocontrolthecore,throughthemaximum

2、powerpointtracking(MPPT)circuitandsinusoidalinvertercircuittoachieveahighlyefficientsinewaveinphasewiththesamefrequencygridoutput.Thesystemhasinputunder-voltageprotectionandoutputover-currentprotectioncanbeachievedthesafeoperationofthesystem.Meettherequirementsofthevar

3、iousfunctionsofthesubjectindexrequirementsatthesametimethesystemalsoenablestheoutputpower,voltage,currentandfrequencyLCDdisplayfeaturesandcancommunicatewiththehostcomputercanbedisplayedonthehostcomputersysteminformation,andsystemcontrol.Keywords:MSP430sineinverterMPPTe

4、fficiency31光伏并网发电模拟装置一、方案论证在仔细阅读题目要求之后，经过分析最终确定总体方案如下。1.总体方案系统方框图如图一所示。它主要由MPPT、DC-AC、滤波器、隔离变压器、辅助电源、控制部分等组成。为了避免画线混乱，电源部分未在框图中画出。光伏电池MPPTREFDC-AC滤波器控制部分隔离变压器负载SPWMPWM图一总框图该方案控制核心采用MSP430-149,MPPT电路采用Boost结构，DC-AC电路采用全桥式电路，滤波器采用LC低通滤波器。2.系统方案论证2.1控制器的选择方案一：选用AT89S52低功耗

5、，高性能,但其本身功能较少，因此需要增加较多的外围电路来实现功能。方案二：CPLD可以实现各种复杂的逻辑功能、体积小、稳定性高,而价格也较高，适合作为大规模控制系统的控制核心。方案三：选采用MSP430F149低功耗单片机，，内部资源丰富，包含12位A/D转换、16位定时器、PWM控制、USART接口等，处理能力强大，能够轻松胜任此任务。鉴于上面的分析，选择方案三。2.2DC-AC模块逆变器电路中的开关元件的通断，由控制回路产生的SPWM波控制，实现将前级电路提供的直流转变为交流向后级电路输出的逆变过程。方案一：采用半桥逆变器，此方

6、案开关元件少，电路较为简单。方案二：采用全桥逆变器，所需开关元件较前一方案多，但可提高电源的带负载能力。提升本方案设计的实用性。本系统使用方案二。3.3MPPT模块方案一：采用boost电路，对电源电磁干扰小，驱动简单。31图二Bost电路方案二：采用buck电路，动态性能好，但输出不接地，驱动电路复杂。图三Buck电路鉴于上面的分析，选择方案一。一、理论分析与计算2.1MPPT的控制方法与参数计算通常的MTTP实现方法有：定电压跟踪法、功率回授法以及电导增量法。本系统采用电导增量法，通过太阳电池阵列P-V曲线可知最大功率点处的斜率

7、为零，所以有：(1)(2)(3)式（3）即为要达到最大功率点的条件，当输出电导的变化量等于输出电导的负值时，阵列工作于最大功率点。若不相等，则要判断dp/dv是大于零还是小于零。2.2同频同相的控制方法与参数计算并网同步的实现并网的关键是要求输出正弦电流与电网电压同频、同相。要做到这一点，首先要产生同步信号。将电网电压信号经滤波、整流产生同步放波信号。同步方波信号输入MSP430的外部中断口XINT1，捕捉电网电压的过零点。当MSP430检测到同步信号的上跳沿时，便产生同步中断。然后每当T1下溢时，正弦指针加一。另外由于同步信号易受

8、干扰，因此，载软件上还要加入滤波程序。产生了同步信号，正弦表指针同网压同步。将P1调节后得到的电流指令I0与正弦表指针所对应数据相乘，形成幅值可调的正弦电流指令，通过闭环控制使输出的电流跟踪正弦电流指令实现电流跟踪控制。这样就实现了输