电子设计竞赛-光伏并网发电模拟装置

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1、2010年湖北省高校电子信息类专业教学改革与电子设计竞赛工作研讨会--2009年全国大学生电子设计竞赛题解析A题--光伏并网发电模拟装置三峡大学高学军7/14/20211题目分析方案选择参数计算测试说明参赛结果7/14/20212题目分析方案选择参数计算测试说明参赛结果7/14/20213光伏并网发电模拟装置（A题）一、任务设计并制作一个光伏并网发电模拟装置，其结构框图如图1所示。用直流稳压电源US和电阻RS模拟光伏电池，US=60V，RS=30Ω-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-55Hz；T为工频

2、隔离变压器，变比为n2:n1=2:1、n3:n1=1:10，将uF作为输出电流的反馈信号；负载电阻RL=30Ω-36Ω。7/14/20214图1并网发电模拟装置框图7/14/202151．基本要求（1）具有最大功率点跟踪（MPPT）功能：RS和RL在给定范围内变化时，使相对偏差的绝对值不大于1%。（2）具有频率跟踪功能：当fREF在给定范围内变化时，使uF的频率fF=fREF，相对偏差绝对值不大于1%。（3）当RS=RL=30Ω时，DC-AC变换器的效率≥60%。（4）当RS=RL=30Ω时，输出电压uo的失真度THD≤5%。（5）具有输入欠压保护功

3、能,动作电压Ud（th）=(25±0.5)V。（6）具有输出过流保护功能,动作电流Io（th）=(1.5±0.2)A。7/14/202162．发挥部分(1)提高DC-AC变换器的效率，使≥80%（RS=RL=30Ω时）。(2)降低输出电压失真度，使THD≤1%（RS=RL=30Ω时）。(3)实现相位跟踪功能：当fREF在给定范围内变化以及加非阻性负载时，均能保证uF与uREF同相，相位偏差的绝对值≤5°。(4)过流、欠压故障排除后，装置能自动恢复为正常状态。(5)其他。7/14/20217三、说明1．本题中所有交流量除特别说明外均为有效值。2．US采

4、用实验室可调直流稳压电源，不需自制。3．控制电路允许另加辅助电源，但应尽量减少路数和损耗。4．DC-AC变换器效率，其中，。5．基本要求（1）、（2）和发挥部分（3）要求从给定或条件发生变化到电路达到稳态的时间不大于1s。6．装置应能连续安全工作足够长时间，测试期间不能出现过热等故障。7．制作时应合理设置测试点（参考图1），以方便测试。8．设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果用附件给出。7/14/20218题目分析方案选择参数计算测试说明参赛结果7/14/20219

5、《电子制作》2010/02武汉大学-闻长远王雨曦江超光伏并网发电模拟装置(1)福州大学-张锦吉戴荣东吴家彪光伏并网发电模拟装置(2)武汉理工大学、三峡大学报告7/14/202110图1并网发电模拟装置框图7/14/2021111.DC-AC主回路选择DC-AC回路为系统功率变换的核心，负责将前级直流输入变换成交流输出。根据电路控制参量的不同可分为电压型和电流型。电流型逆变电路交流输出电流为矩形波，控制电路较为复杂。电压型逆变电路包括半桥式和全桥式电路，电路逆变功率脉动波形由直流电流体现，输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同。电压型控制电路对输

6、出电压进行调节，便于进行功率转换，所以最终选用电压型全桥逆变电路为DC-AC的功率变换核心。7/14/2021122.正弦波脉宽调制（SPWM）方式正弦波脉宽调制，根据其调制方式不同可分为模拟调制和数字调制。模拟调制制方式基于自然采样原理，在三角波和正弦波的自然交点时刻控制功率开关器件的通断。数字调制法同样基于自然采样原理，以可编程逻辑器件为载体将正弦波表存入存储器，经过数字比较产生对应波形。数字调制方式生成波形相位分辨率可以达到很高精度，改变调制比（正弦波与三角波幅度比）即可改变输出电压。由于数字调制方式控制简单，实现方便，故选用数字调制方式产生逆变

7、电路的控制信号。7/14/2021137/14/202114方案一：单极性控制方式urucuOwtOwtuouofuoUd-Udur正半周，V1保持通，V2保持断。当ur>uc时使V4通，V3断，uo=Ud。当uruc时，给V1和V4导通信号，给V2和V3关断信号当urvc时，VA为正，T1通态，T2截止。vr

8、c时，VA为负，T1截止，T2通态。vr+vc>0时，VB为正，T4通态，T3截止。vr+vc