光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置報告(已修改)
2025-08-14 23:31 本頁面
【正文】 .. . . ..光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置（A題）摘要：整個光伏發(fā)電逆變系統(tǒng)確定采用全橋作為逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過比較選擇單極性正弦脈寬調(diào)制作為逆變器的調(diào)制方式。整個系統(tǒng)的硬件部分包括主電路、驅(qū)動電路、采樣調(diào)理電路和保護(hù)電路，以及數(shù)字控制系統(tǒng)的硬件電路?；贛SP430F5529平臺的逆變器軟件設(shè)計則包括最大頻率跟蹤的數(shù)字PI實現(xiàn)以及SPWM的數(shù)字生成和ADC的軟件校正等。最后的作品測試結(jié)果表明，逆變器的輸出功率、系統(tǒng)效率、負(fù)載調(diào)整率等各項指標(biāo)均滿足要求，僅波形畸變率較大，系統(tǒng)具有優(yōu)異的穩(wěn)態(tài)性能但動態(tài)性能略差。關(guān)鍵詞：逆變器，正弦脈寬調(diào)制, 最大頻率跟蹤，光伏并網(wǎng)Abstract：The Photovoltaic Inverter System is developed with fullbridge topology. The hybrid SPWM modulation is chosen by paring several classic modulation methods. The whole system consists of hardware designs such as main circuits, driver circuits, sample and signal conditioning circuits, protecting circuits and the software designs such as the realization of PI control strategy and the rectification of the ADC precision in MSP430F5529. Finally, the experiments on the system indicate that all the performance including the output power, the efficiency and load regulation of the experimental prototype proves to be qualified, only waveform distortion rate is too large. The PV inverter system has excellent steadystate characteristics but dynamic performance slightly worse.Key words：inverter, SPWM, MPPT, grid photovoltaic 1 方案論證與比較 設(shè)計需求 基本要求（1）具有最大功率點跟蹤（MPPT）功能：RS和RL在給定范圍內(nèi)變化時，使，相對偏差的絕對值不大于1%。（2）具有頻率跟蹤功能：當(dāng)fREF在給定范圍內(nèi)變化時，使uF的頻率fF=fREF，相對偏差絕對值不大于1%。（3）當(dāng)RS=RL=30Ω時，DCAC變換器的效率≥60%。（4）當(dāng)RS=RL=30Ω時，輸出電壓uo的失真度THD≤5%。 （5）具有輸入欠壓保護(hù)功能，動作電壓Ud（th）=（25177。）V。（6）具有輸出過流保護(hù)功能，動作電流Io（th）=（177。）A。 發(fā)揮部分（1）提高DCAC變換器的效率，使≥80%（RS=RL=30Ω時）。（2）降低輸出電壓失真度，使THD≤1%（RS=RL=30Ω時）。（3）實現(xiàn)相位跟蹤功能：當(dāng)fREF在給定范圍內(nèi)變化以及加非阻性負(fù)載時，均能保證uF與uREF同相，相位偏差的絕對值≤5176。（4）過流、欠壓故障排除后，裝置能自動恢復(fù)為正常狀態(tài)。（5）其他。 總體方案及框圖針對系統(tǒng)指標(biāo)要求，本項目設(shè)計組成見圖1所示。逆變器部分包括單片機(jī)主控制單元、信號采樣調(diào)理電路、逆變器主電路、低通濾波器、驅(qū)動保護(hù)電路等。逆變器部分的主要功能為：在功率電路方面，前一級直流電壓輸入經(jīng)過橋式逆變器成為高頻矩形脈沖形式的交流電壓，再經(jīng)過后一級的低通濾波器，成為光滑的50Hz正弦交流電輸出。在控制電路方面，采樣電路采樣輸出電壓、電流信號，并通過調(diào)理電路，將采樣信號調(diào)理至數(shù)字控制部分的電平幅值范圍內(nèi)。如系統(tǒng)出現(xiàn)過載或過流的情況，則產(chǎn)生保護(hù)信號，關(guān)閉四路開關(guān)管的驅(qū)動輸出。數(shù)字控制部分主要負(fù)責(zé)運算處理環(huán)節(jié)，運用合適的算法實現(xiàn)閉環(huán)控制策略，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號經(jīng)過驅(qū)動電路，控制全橋電路的開關(guān)管，從而實現(xiàn)整個逆變器的閉環(huán)控制，使輸出滿足系統(tǒng)設(shè)計的性能要求。圖1 總設(shè)計框圖 實現(xiàn)方案的分析 DCAC逆變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)逆變器常用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要包括如下幾類：（1）單相半橋逆變器這種逆變器所用的功率管數(shù)目少，主電路結(jié)構(gòu)簡單，廣泛應(yīng)用于單相和三相逆變器中，但是也存在如下缺點：a. 直流電壓利用率低； b. 輸出諧波含量大；c. 必須設(shè)置死區(qū)時間，輸出電壓波形發(fā)生畸變；d. 續(xù)流二級管為功率開關(guān)管的體二級管，性能較差，很難得到優(yōu)化設(shè)計。（2）全橋逆變器全橋式逆變器需要用四個功率開關(guān)管，其特點包括：a. 功率開關(guān)管的電壓應(yīng)力為Ud，適合用于高壓輸入場合；b. 輸出為兩態(tài)+1，－1或者三態(tài)+1，0，1，可分別實現(xiàn)雙極性和單極性調(diào)制；c. 必須設(shè)置死區(qū)時間，輸出電壓波形會發(fā)生畸變。半橋電路結(jié)構(gòu)簡單，但它需要外接正負(fù)直流
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