光伏并网发电模拟装置设计.doc

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1、光伏并网发电模拟装置设计【摘要】：本系统采用单级DC-AC+工频变压器的拓扑结构，主电路为IR2111驱动的半桥式逆变电路。控制电路以ATmega16单片机为核心，由软件生成SPWM波控制DC-AC逆变，跟踪最大功率点。系统通过反馈信号监测频率、相位，经由A/D采样欠压、过流信号，控制频率、相位的跟踪和欠压、过流保护。经测试，本系统的变换效率可达74.1%。输出正弦波形失真度小（THD=1.5%），实现了同频同相的跟踪控制和欠压保护。能够改变逆变电路的输入阻抗，调节工作点，但MPPT的效果未如理想。【

2、关键词】：DC-AC；SPWM；MPPT；变换效率；频率相位跟踪Thedesignofphotovoltaicgrid-connectedpowersimulatorAbstract:Thetopologyofsingle-stageDC-AC+powerfrequencytransformerisusedinthissystem,themaincircuitishalf-bridgeinvertercircuitdrivenbyintegratedcircuitIR2111.Microcontrol

3、lerATmega16isthecoreofthecontrolcircuit,andtheDC-ACinverteriscontrolledbytheSPWMwavewhichisgeneratedbysoftwaretotrackthemaximumpowerpoint.Throughthefrequencyandphasebeingmonitoredbythefeedbacksignal,andA/Dsamplingbeingemployedbytheunder-voltageandover-c

4、urrentsignal,frequencyandphasetrackingandunder-voltageandover-currentprotectionarecontrolledbythesystem.Bytesting,theconversionefficiencyofthissystemcanreach74.1%,andthedistortionofoutputsine-waveissmall(THD=1.5%),thesamefrequencyandphasecontrolcanbeach

5、ieved,aswellasthefunctionofunder-voltageprotection.Theinputimpedanceofinvertercircuitcanbechangedtoregulatetheoperatingpoint,buttheeffectofMPPTisunsatisfactory.Keywords:DC-AC;SPWM;MPPT；conversionefficiency;frequencyandphasetracking.图1系统框图1方案论证1.1总体方案论证方

6、案一：如图1所示，硬件电路由DC-AC变换器，滤波电路，变压器组成；系统以ATmega16单片机为控制核心，利用软件生成SPWM波，通过直接控制SPWM波的最大占空比来实现MPPT控制；系统通过反馈信号检测频率、相位，经由A/D采样欠压、过流信号，控制频率、相位的跟踪和欠压、过流保护。方案二：在DC-AC变换器之前增加一级DC-DC变换器，通过反馈控制确保功率匹配条件，实现MPPT。由于系统对效率要求比较高，如果在DC-AC变换器前插入DC-DC变换器必然会降低转换效率，所以选择方案一。1.2DC-A

7、C主回路方案的选择光伏并网装置常采用H桥逆变电路，桥式电路具有一定的抗不平衡的能力，输出功率围大。但全桥电路较为复杂，对称性要求较高。考虑到技术难度和时间因素，这里采用半桥式逆变电路，在本系统中，逆变电路效率是主要设计指标，要求开关管损耗较小，只需有两个开关管，电路简单，较易实现。虽然我们也尝试了制作调试全桥电路，终因时间仓促没有完成。1.3SPWM的产生方案方案一：利用软件产生SPWM波，通过查表的方法，产生SPWM波，该方案较简单。方案二：利用硬件或软硬结合的方式生成SPWM波，例如利用软件生成单

8、纯的三角波，利用硬件生成SPWM波。该方案较为复杂。由于本系统产生的交流是工频，完全可以由单片机实现SPWM控制，故选择方案一。1.4提高效率的方法图2DC-AC主回路原理图影响效率的因素主要包括单片机及外围电路功耗和DC—AC变换器的功耗，其中主要是DC-AC变换器的效率。变换器的损耗主要有MOSFET开关损耗,MOSFET驱动损耗等。故在DC-AC变换器中采用驱动开关速度快的专用集成电路IR2111作为驱动电路，MOSFET选择IRF540作为开关管