光伏并网发电模拟装置报告VIP免费

光伏并网发电模拟装置（A题）摘要：整个光伏发电逆变系统确定采用全桥作为逆变器的拓扑结构，通过比较选择单极性正弦脉宽调制作为逆变器的调制方式。整个系统的硬件部分包括主电路、驱动电路、采样调理电路和保护电路，以及数字控制系统的硬件电路。基于MSP430F5529平台的逆变器软件设计则包括最大频率跟踪的数字PI实现以及SPWM的数字生成和ADC的软件校正等。最后的作品测试结果表明，逆变器的输出功率、系统效率、负载调整率等各项指标均满足要求，仅波形畸变率较大，系统具有优异的稳态性能但动态性能略差。关键词：逆变器，正弦脉宽调制,最大频率跟踪，光伏并网Abstract：ThePhotovoltaicInverterSystemisdevelopedwithfull-bridgetopology.ThehybridSPWMmodulationischosenbycomparingseveralclassicmodulationmethods.Thewholesystemconsistsofhardwaredesignssuchasmaincircuits,drivercircuits,sampleandsignalconditioningcircuits,protectingcircuitsandthesoftwaredesignssuchastherealizationofPIcontrolstrategyandtherectificationoftheADCprecisioninMSP430F5529.Finally,theexperimentsonthesystemindicatethatalltheperformanceincludingtheoutputpower,theefficiencyandloadregulationoftheexperimentalprototypeprovestobequalified,onlywaveformdistortionrateistoolarge.ThePVinvertersystemhasexcellentsteady-statecharacteristicsbutdynamicperformanceslightlyworse.Keywords：inverter,SPWM,MPPT,gridphotovoltaic1方案论证与比较1.1设计需求1.1.1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dS12UU，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。1.1.2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。1.2总体方案及框图针对系统指标要求，本项目设计组成见图1所示。逆变器部分包括单片机主控制单元、信号采样调理电路、逆变器主电路、低通滤波器、驱动保护电路等。逆变器部分的主要功能为：在功率电路方面，前一级直流电压输入经过桥式逆变器成为高频矩形脉冲形式的交流电压，再经过后一级的低通滤波器，成为光滑的50Hz正弦交流电输出。在控制电路方面，采样电路采样输出电压、电流信号，并通过调理电路，将采样信号调理至数字控制部分的电平幅值范围内。如系统出现过载或过流的情况，则产生保护信号，关闭四路开关管的驱动输出。数字控制部分主要负责运算处理环节，运用合适的算法实现闭环控制策略，产生相应的控制信号经过驱动电路，控制全桥电路的开关管，从而实现整个逆变器的闭环控制，使输出满足系统设计的性能要求。逆变桥电路低通滤波器工频变压器负载驱动电路单片机控制部分（MSP430）采样电路光伏模拟电池模拟参考正弦信号图1总设计框图1.3实现方案的分析1.3.1DC-AC逆变拓扑结构逆变器常用拓扑结构主要包括如下几类：（1）单相半桥逆变器这种逆变器所用的功率管数目少，主电路结构简单，广泛应用于单相和三相逆变器中，但是也存在如下缺点：a.直流电压利用率低；b.输出谐波含量大；c.必须设置死区时间，输出电压波形发生畸变；d.续流二级管为功率开关管的体二级管，性能较差，很难得到优化设计。（2）全桥逆变器全桥式逆变器需要用四个功率开关管，其特点包括：a.功率开关管的电压应力为Ud，适合用于高压输入场合；b.输出为两态+1，－1或者三态+1，0，-1，可分别实现双极性和单极性调制；c.必须设置死区时间，输出电压波形会发生畸变。半桥电路...