光伏并网发电系统设计

光伏并网发电系统设计摘 要：最大功率点跟踪是光伏并网发电系统中常常遇见的问题。系统设计采纳电流型控制芯片 UC3845实现最大功率点跟踪（MPPT），由单片机 STC12C5408AD 产生 SPWM 信号，实现频率相位跟踪功能、输入欠压保护功能、输出过流保护功能。结果表明，该设计不但电路设计简单，软硬件结合，控制方法灵活，而且能够有效的完成最大功率跟踪的目的。关键词：STC12C5408AD DC-AC 转换电路 MPPT太阳能作为绿色能源,具有无污染、无噪音、取之不尽、用之不竭等优点,越来越受到人们的关注。光伏电池的输出是一个随光照、温度等因素变化的复杂量，且输出电压和输出电流存在非线性关系。光伏系统的主要缺点是初期投资大、太阳能电池的光电转换效率低为充分利用太阳能必须控制电池阵列始终工作在最大功率点上，最大功率点跟踪(MPPT, Maximum Power Point Tracker)是太阳能并网发电中的一项重要的关键技术。1 设计任务为讨论方便设计一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 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。要求系统具有最大功率点跟踪（MPPT）功能，频率、相位跟踪功能，输入欠压保护和输出过流保护功能。另外要求系统效率高、失真度低。图 1 并网发电模拟装置框图2 系统总体方案光伏并网系统主要由前级的 DC-DC 变换器和后级的 DC-AC 逆变器组成。在系统中,DC-DC变换器采纳 BOOST 结构,主要完成系统的 MPPT 控制;DC-AC 部分采纳全桥逆变器,维持中间电压稳定并且将电能转换成 110 V/50 Hz 沟通电。设计采纳单片机 SPWM 调制，驱动功率场效应管，经滤波产生正弦波，驱动隔离变压器，向负载输出功率。系统设计保证并网逆变器输出的正弦电流与电网电压同频同相。系统总体硬件框图如图 2 所示：图 2 系统总体硬件框图3 MPPT 原理及电路设计 MPPT 原理由于光伏阵列的最大功率点是一个时变量，可以采纳搜索算法进行最大功率点跟踪。其搜索算法可分为自寻优和非自寻优两种类别。所谓自寻优算法即不直接检测外界环境因素的变化,而是通过直接测量得到的电信号,推断最大功率点的位置。典型的追踪方法有扰动观测法和增量导纳法等。增...