西安电子科技大光伏并网发电模拟装置王超_New
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光伏并网发电模拟装置(09全国大学生电子设计大赛全国一等奖)
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如图 5 MPPT 跟踪 如图所示：我们得 Ud=Us-Ul，为使 Ud=1/2Us，通过取样电阻网络，用 MSP430F169 内 部 12 位 AD 采样，控制单片机输出 SPWM 的占空比，改变输出电压，使 Ud 稳定在 1/2Us， 此方案简单，容易实现。 2、同频、同相的控制方法与参数计算 用 MSP430 单片机软件实现锁相环，用参考频率作为基准频率，用 430 单片机的外中断 和定时器测定相位，当反馈的电压信号相位滞后于参考信号的相位时，就增大 SPWM 的 频率；否则就减小 SPWM 的频率，使最后达到相位和频率同步。但是，我们在实际测试 中发现，真正要实现同频、同相，对电路的要求非常高，对 PCB 布局，对 PCB 布线都 是很有讲究的，由于程序靠查询 430 单片机外部中断，所以，当外部输入信号包含尖 峰脉冲或者是非标志波形时，很难实现方案。所以，我们在送单片机中断口时，加入 施密特触发器，和滤波电路，而且要尽量靠近此中断口，这样很有效的实现了，频率 和相位的追踪，无需任何相关电路，真正由一个 8M 单片机实现光伏并网。 3、提高效率的方法 （1）采用环形变压器。由于其内部结构用优质冷轧硅钢片无缝地卷制而成，线圈均匀 地绕在铁心上，线圈产生的磁力线方向与铁心磁路几乎完全重合，与叠片式相比激磁 能量和铁心损耗将减小 25％，漏磁最小，效率可达 95%左右，其效率优于传统变压器。 （2）采用 IR2110 驱动芯片。由于 IR2110 驱动芯片驱动 mosfet 管驱动波形的正向边缘 陡直，幅度大，能减小开关管趋于导通时的上升时间。使 H 桥中的 mosfet 管能够可靠 的交替导通，开关损耗降低，非常有利用提高整板效率。 4、滤波参数的计算 由于 H 桥以高频的 SPWM 波形工作，输出滤波器的作用是滤出高次谐波分量，使输出 波形接近于正弦波。滤波器的设计应使输出电压谐波少、阻频特性好、滤波功耗小， 但是实际 LC 滤波电路，计算相对复杂，最重要的是算出的电感值一般不易购买到，所 以我们参考经验公式，选用常见 LC 滤波电路，此处滤波电路如图 6 所示。
分布式光伏电站发电效率提升策略研究 王超
分布式光伏电站发电效率提升策略研究王超发表时间：2019-07-31T11:13:34.213Z 来源：《当代电力文化》2019年第06期作者：王超[导读] 对影响分布式光伏电站发电效率的因素进行了研究分析，并着重探讨了加强分布式光伏电站发电效率提升的具体措施。
宿迁绿能电力有限公司江苏宿迁 223800摘要：现如今，我国社会经济水平和科学技术水平显著提升，在这样的背景下，电力行业取得了长足的进步，在电力企业建设和发展进程中，分布式光伏电站运行成为重要的一环，只有不断提升分布式光伏电站发电效率，才能切实保障电能供应的稳定性和高效性。
对影响分布式光伏电站发电效率的因素进行了研究分析，并着重探讨了加强分布式光伏电站发电效率提升的具体措施，以供参考。
关键词：分布式光伏电站；发电；效率；影响引言随着人们生活水平的不断提高，对电力的需求量不断增多，电力企业也开始利用各种能源进行发电。
分布式光伏电站是将太阳能转化为电能的一种新型发电方式，但是在电力生产的过程中，其受到的影响比较大，因此，需要采取一些策略提高其发电效率。
1分布式光伏发电概述分布式光伏发电具体指在用户附近设置分布式电源，再通过一定的方式将太阳能合理转变为用户能够直接应用的电能。
我国之前大都通过锅炉余热进行分布式发电，再将电力输送至用户，这样能够有效提升原系统的能源利用率。
近年来，我国开始着手于利用太阳能和风能等各种新能源发电，还努力将发电系统尽可能靠近负荷中心。
因为太阳能取之不尽、用之不竭，十分环保，且辐射范围较大，所以分布式光伏发电是能够摆脱地理位置的约束。
该系统的安装操作比较简单，在实际运行和电能运输等环节，对环境的损害能够忽略不计。
由此可见，分布式光伏发电是应用太阳能最合理、有效的一种方法。
分布式发电系统能够将电力生产环节和电力应用有效结合，便于用户管理电力。
此外，分布式光伏发电系统可靠性较高，能够为一些特殊企业和地区等提供优质的电力服务。
光伏电站并网的半实物混合仿真开题报告
光伏电站并网的半实物混合仿真开题报告一、研究背景及意义光伏产业是新能源领域的重要组成部分之一，光伏电站的建设可以减少对传统能源的依赖，促进可持续发展。
在光伏电站运行过程中，涉及到电力系统中的多种参数和复杂的运行控制策略，如何合理有效地进行并网运行成为光伏电站的一大难点。
为了更好地掌握光伏电站的并网运行原理及自动控制策略，进行光伏电站的半实物混合仿真研究能够更加直观地展现光伏电站的运行过程，突出光伏电站的运行特点，提高对光伏电站系统的认知程度和实践能力。
二、研究内容及方法（一）研究内容本文旨在探究光伏电站的半实物混合仿真技术，并将其应用于光伏电站的并网运行中，研究内容如下：1. 光伏电站并网运行原理及控制策略的分析研究。
2. 基于MATLAB/Simulink软件的光伏电站并网仿真模型搭建，包括光伏电池组、逆变器、并网变压器等主要部分。
3. 搭建实验平台，包括硬件平台和软件平台，进行光伏电站的半实物混合仿真实验。
（二）研究方法1. 采用文献调研和理论分析的方法深入了解光伏电站的并网运行原理及控制策略。
2. 借助MATLAB/Simulink工具箱，建立光伏电站的仿真模型，分析电站各个环节的运行特性和控制策略。
3. 搭建实验平台，选用逆变器、控制器、电源等硬件模块，将仿真模型与硬件模块相结合，进行光伏电站的半实物混合仿真实验。
三、论文结构与进度安排1. 引言介绍本研究的背景和意义，并给出研究的主要内容和方法。
2. 光伏电站的并网运行原理及控制策略分析光伏电站的并网运行原理及规则，以及各种控制策略的优缺点和应用场景。
3. 光伏电站并网仿真模型搭建建立光伏电站的仿真模型，包括电池组、逆变器、并网变压器等主要部分，并对模型进行验证。
4. 光伏电站的半实物混合仿真实验搭建实验平台，包括硬件平台和软件平台，进行光伏电站的半实物混合仿真实验，分析实验结果并验证仿真模型的有效性。
5. 结论与展望总结研究成果，提出未来的研究方向，并对本研究的不足和改进之处进行讨论。
光伏发电并网系统虚拟仿真实验项目建设与实践
光伏发电并网系统虚拟仿真实验项目建设与实践1. 引言1.1 背景介绍光伏发电并网系统虚拟仿真实验项目建设与实践是当前研究的热点之一。
随着光伏发电技术的不断发展和普及，光伏并网系统在能源领域起着越来越重要的作用。
在实际应用中，如何有效地建设和管理光伏发电并网系统，提高系统的效率和可靠性，成为了当前研究的重点之一。
光伏发电并网系统是指将光伏发电系统与电网进行连接，将光伏发电的直流电转换为交流电并输送到电网中。
光伏发电并网系统具有清洁环保、可再生能源等优势，受到了广泛关注。
光伏发电并网系统也面临一些挑战和问题，如功率波动、系统稳定性等。
为了解决这些问题，研究者们提出了利用虚拟仿真技术来建设光伏发电并网系统，通过模拟实验来评估系统性能，并提出改进措施。
光伏发电并网系统虚拟仿真实验项目建设与实践具有重要的理论和应用价值。
通过对光伏发电并网系统的虚拟仿真实验项目进行建设与实践，可以为光伏发电并网系统的优化设计和管理提供技术支持和参考依据。
1.2 研究目的本文旨在通过建设光伏发电并网系统虚拟仿真实验项目，探究光伏发电系统在实际运行中与电力网的互联互通机制，并通过实践验证其性能表现。
具体目的包括：1. 探索光伏发电系统在并网过程中的运行机理，深入理解光伏发电与电力网的协同作用；2. 分析并网系统的设计原理，探索其在光伏发电系统中的应用效果；3. 建立虚拟仿真实验项目，为实际工程建设提供参考和支持；4. 通过实践过程对系统性能进行评估，验证其在不同环境条件下的稳定性和可靠性。
通过本研究，旨在为光伏发电并网系统的优化设计、性能提升和实际应用提供理论依据和实践参考，促进光伏发电技术的发展和推广。
1.3 研究意义光伏发电并网系统虚拟仿真实验项目建设与实践的研究意义主要体现在以下几个方面：该研究将对光伏发电系统和并网系统的设计原理进行深入剖析，有助于更好地理解光伏发电并网系统的工作机制和运行原理，为进一步优化系统性能提供技术支持。
光伏并网发电模拟装置软件设计初稿
关于淡水资源缺乏的国家来讲，太阳池还有另一项不可多得的益处：据专家测算，在近海浅水区建一个面积2163平方千米、深米的太阳池，可为发电机组供热，并可每一年产淡水2立方千米。
欧美一些先进国家目前正在普遍开展应用“光电玻璃幕墙制品”。这是一种能将太阳能转换硅片密封在双层钢化玻璃中，从而平安地实现将太阳能转换为电能的一种新型生态建材。美国的“光伏建筑打算”、欧洲的“百万屋顶光伏打算”、日本的“朝日打算”将在建筑领域掀起节能环保生态建材的开发应用热潮，极大的增进了太阳能在新型建材产品中的应用。
SPWM
自然采样法生成SPWM波
在我国，太阳能的利用也一直是最热点的话题[12]。通过量年的进展，我国国内的集热器（含太阳能热水器）已成为太阳能应用最为普遍、产业化最迅速的产业之一。1998年销售总额达到了35亿元，其产量位居世界榜首。我国的太阳能产业已开始运作。中国科学院宣布启动西部行动打算，将在两年内投入亿元人民币开展研究，成立假设干个太阳能发电、太阳能供热、太阳能空调等示范工程。但从整体上分析，国内太阳能利用整体起步较晚，尤其是在各类新型产品的开发、生产上还掉队于国际水平，整体上仍比较掉队。但随着我国政府的大力支持，目前我国在太阳能利用方面有了长足的进展。2020年的奥运会，北京成了我国在太阳能应用方面的最大展现窗口，“新奥运”充分表现了“环保奥运、节能奥运”的新概念，奥运会场馆周围80％～90％的路灯利用的是太阳能光伏发电技术；采纳全玻璃真空太阳能集热技术，供给奥运会90％的洗浴热水。在整个奥运会期间，太阳能路灯、太阳能，太阳能电话、太阳能无冲洗洗手间等一系列太阳能技术的应用充分表现出了我国在太阳能应用领域的进展功效。
关键词：脉宽调制，逆变，频率相位跟踪，STC12C5A32S2单片机，MAX197，并网运行
欧美一些先进国家目前正在普遍开展应用“光电玻璃幕墙制品”。这是一种能将太阳能转换硅片密封在双层钢化玻璃中，从而平安地实现将太阳能转换为电能的一种新型生态建材。美国的“光伏建筑打算”、欧洲的“百万屋顶光伏打算”、日本的“朝日打算”将在建筑领域掀起节能环保生态建材的开发应用热潮，极大的增进了太阳能在新型建材产品中的应用。
SPWM
自然采样法生成SPWM波
在我国，太阳能的利用也一直是最热点的话题[12]。通过量年的进展，我国国内的集热器（含太阳能热水器）已成为太阳能应用最为普遍、产业化最迅速的产业之一。1998年销售总额达到了35亿元，其产量位居世界榜首。我国的太阳能产业已开始运作。中国科学院宣布启动西部行动打算，将在两年内投入亿元人民币开展研究，成立假设干个太阳能发电、太阳能供热、太阳能空调等示范工程。但从整体上分析，国内太阳能利用整体起步较晚，尤其是在各类新型产品的开发、生产上还掉队于国际水平，整体上仍比较掉队。但随着我国政府的大力支持，目前我国在太阳能利用方面有了长足的进展。2020年的奥运会，北京成了我国在太阳能应用方面的最大展现窗口，“新奥运”充分表现了“环保奥运、节能奥运”的新概念，奥运会场馆周围80％～90％的路灯利用的是太阳能光伏发电技术；采纳全玻璃真空太阳能集热技术，供给奥运会90％的洗浴热水。在整个奥运会期间，太阳能路灯、太阳能，太阳能电话、太阳能无冲洗洗手间等一系列太阳能技术的应用充分表现出了我国在太阳能应用领域的进展功效。
关键词：脉宽调制，逆变，频率相位跟踪，STC12C5A32S2单片机，MAX197，并网运行
大型光伏电站并网系统的无功优化配置方案分析
大型光伏电站并网系统的无功优化配置方案分析摘要：太阳能、风能等可再生能源正在成为未来能源发展的重要方向。
太阳能作为一种清洁的可再生能源，主要有两种形式：光伏发电和光热发电。
由于太阳辐射的波动性，光伏发电存在不稳定性和间歇性，并网消纳难度大。
光热发电通常配置储热系统，发电输出较为稳定，易于并网。
在太阳能光热路线图中将光热—光伏互补发电视为未来光热发电的主要方向之一。
光伏电站并网系统的无功优化配置至保障所接入电网安全稳定、提高系统运行经济性的重要关键技术。
关键词:光伏电站;配网;无功优化配置;电压稳定引言可再生能源发电具有波动性和间歇性的特点，所以高比例接入电网会引起电压和频率波动等电能质量问题。
光伏电站发出的有功功率有很强的随机性和间歇性，并网光伏电站的无功损耗主要来自升压变压器，其大小与光伏功率成比例，因此光伏电站无功功率波动较为剧烈，光伏电站需要采用动态无功补偿，并综合考虑光伏电站各种出力水平和接入系统后各种运行工况下的暂态、动态过程，配置足够的动态无功补偿容量。
光伏发电站的无功容量应满足分层和分区基本平衡的原则，无功补偿容量应在充分考虑优化调压方式及降低线损的原则下进行配置，并满足检修备用要求。
1光伏并网发电系统的基本原理光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，通常光伏系统由太阳能电池方阵、蓄电池、控制器、直流配电柜、逆变器和交流配电柜等设备组成。
其中太阳能电池方阵和逆变器是光伏系统的基本要素。
通过太阳能电池组件的串并联形成太阳能电池方阵，使得方阵电压达到系统输入电压的要求。
太阳能通过光伏组件转化为直流电力，通过直流监测配电箱汇集至逆变器（有蓄电池组时，还经充放电控制器同时向蓄电池组充电），将直流电能转化为交流电力。
2太阳能光伏并网发电优势太阳能光伏并网发电不仅能有效控制能源利用污染物排放，同时不会产生较大噪音，达到国家对能源提出的降耗标准。
总体来讲，具有污染少、能耗控制好、环保效果明显、安全性高等优点。
两级式光伏并网逆变器的非线性控制系统设计
两级式光伏并网逆变器的非线性控制系统设计于国庆;段高磊【摘要】传统两级式光伏并网逆变器控制策略存在系统无效损耗过大、系统控制效率低下等问题.为了有效解决此问题,设计新型两级式光伏并网逆变器的非线性控制系统.通过系统结构设计、光伏并网逆变器非线性控制进网电流环设计、非线性控制系统直流母线电压环设计,完成系统硬件设计.通过两级式光伏非线性控制侧功率解耦电容设计、系统母线电容设计、系统Boost电感设计,完成系统软件设计.模拟新型系统运行环境,设计对比实验结果表明,与传统两级式光伏并网逆变器控制策略相比,新型系统能有效控制无效损耗,大幅提升系统控制效率.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2018(041)012【总页数】4页(P108-110,114)【关键词】两级式光伏;并网逆变器;控制系统;进网电流环;母线电压环;解耦电容;Boost电感【作者】于国庆;段高磊【作者单位】河北科技大学,河北石家庄050018;河北科技大学,河北石家庄050018【正文语种】中文【中图分类】TN964-34;TM464光伏发电系统包括离网型光伏发电、并网型光伏发电两种。
其中，离网型光伏发电可细分为有辅助源型、无辅助源型两大类。
总的来说，离网型光伏发电系统的结构相对简单，对自然环境的污染也相对较小，此种系统大多被应用于对偏远的岛屿地区进行电力供给。
并网型光伏发电系统，必须外接逆变器负载，并通过此装置直接与电网相连，产生集中式供电和分散式供电。
其中，集中式光伏供电系统的变现形式，包括光伏建筑、光伏发电站等，分散式供电系统主要表现为光伏屋顶。
两级式光伏并网逆变器是光伏发电的能量变换核心单元，对其进行有效的非线性控制，不仅能够大幅缩减系统的搭建成本，也能保证入网电流的质量及效率等属性得到大幅度的提升[1-2]。
而传统两级式光伏并网逆变器控制策略利用PWM调制方式，对所有入网电流进行控制，虽然一定程度上，缓解变换器与母线的入网电流压力，且这种方法，极易造成系统无效损耗过大、系统控制效率低下等现象的出现。
PIC16F877A的光伏并网发电装置设计
成 。 系统 具 有 最 大 功 率 点 （ Ｐ 、 率相 位 跟 踪 功 能 ； 有 过 流 、 ＭＰ Ｔ） 频 具 欠压 、 压 等 保 护 功 能 ， 系统 故 障 排 除 后 还 可 自动 过 当
恢 复 正 常 工作 ； 有 Ｌ 具 ＣＤ液 晶显 示 ， 备 良好 的 人 机 交 互 能 力 。 具 关 键 词 ： — ＡＣ逆 变 ； Ｐ Ｍ ； 率 相 位 跟 踪 ； 大功 率 点 跟 踪 ＤＣ ＳＷ 频 最 中 图分 类 号 ：ＴＭ６ ５ １ 文 献 标 识 码 ：Ａ
应 用 天 地
Ｐ Ｃ１ Ｆ ７ Ａ 的 光 伏 并 网发 电装 置 设 计 ＊ Ｉ ８７ ６
白炳 良 。 碧 莲 谢
（ 州 师 范 学 院 物 理 与 电子 信 息 工 程 系 ， 州 ３３ ０ ） 漳 漳 ６ ０ ０
摘 要 ：并 网发 电 系统 以 Ｐ Ｃ１ Ｆ ７ Ａ 单 片 机 为核 心 ， ＤＣ ＡＣ逆 变 电路 、 Ｃ滤 波 电路 、 频 变压 隔 离 器及 调 理 电路 构 Ｉ ６ ８７ 由 — Ｌ 工
技 术 领 域 之 一 。太 阳 能是 一种 清 洁 、 效 和永 不 衰 竭 的 可 高
再生能源 ， 满足未来全 球 电力需求 的法宝 。能源短 缺 、 是
池 ， ｓ ０ ６ ； Ｒ 为模 拟电网电压 的正 弦参考信 号 ， Ｒ ＝３ ￣３ Ｕ Ｅ Ｆ
频 率 ｆＥ为 ４ ～ ５ ； 为 工 频 隔 离 变 压 器 ， 比 ｎ ： ＲＦ ５ ５Ｈｚ Ｔ 变 ｎ
ｐｈａ ｅ ｔ ａ ｋｉｇ． Ｏ ｖ ｒ ｕ ｒ ｎｔ ｓ ｒ ｃ ｎ ｅ ｃ ｒ ｅ ，ｕｎ ｒ ｏｌａ ｄｅ ｖ ｔ ｇｅ，ｏｖ ｒ ｌａ ｏ ｅ ｔｏｎ， ｔ ．ｅ ｂｌ ｈ ｙｓｅ ｕ ｏｍａｔｃ ｌ ｅ ｕｍ ｅｎｏ ｍ ａ ｒ ｆｅ ｒ ｅ ｖｏｔ ｇｅｐｒ ｔ ｃ ｉ ｅ ｃ ｎａ ｅｔ ｅ ｓ ｔ ｍ ａ ｔ ｉａｌｙｒ ｓ ｒ ｌｗｏ ｋ ａ ｔ ｒｔｏｕ ｂｌｓ ｏｏ ｉ ｅ ｈ ｔｎｇ． ＬＣＤ ｓ ｌ ｙ ｐｒ ｖｄｅ ｉｈ ａ ｇ ｏｄ ｉ ｅ ａ ｔｖｅ ｐ ｒｏｒ ａ ｅ ｄｉｐ ａ ｏ ｉ ｓｗ ｔ ｏ ｎｔ ｒ ｃｉ ｅ ｆ ｍ ｎｃ ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ：ＤＣ —Ａ Ｃ ｎ ｒｅ ｗｅｒ ＳＰＷ Ｍ ；ｒ ｑ ｎｃ ａ ｅ ｔａ ｋｉ ｉ ｖｅ ｔ ｒｐｏ ； ｆ ｅ ｕｅ ｙ ｐｈ ｓ ｒ ｃ ｎｇ； Ｍ ＰＰＴ
09年全国大学生电子设计大赛优秀作品选集(1)
滤波电感使用直径 36mm 磁罐，加 1mm 磁隙，用 0.4mm 漆包线 5 股并绕 20 匝，实测 电感为 200uH 左右；为减小通带衰减，取截止频率为 5kHz,百百倍于基频，得 C=4.7uF。 为进一步减小正弦波谐波分量，又用 60uH 铁粉环电感与 0.68uF 电容进行了二次滤波， 最终效果比较理想。
开关电源电路设计中的主要损耗包括：场效应管的导通电阻损耗和开关损耗；滤波 电路中电感和电容的损耗。综合考虑成本和性能，本电路选用了 IRF540，其导通电阻 仅为 77 毫欧，输入结电容为 1700pF。在带载额定电流 1A 时，全桥的静态功耗 Pon = 4* I 2 × Ron = 0.308W 。由于滤波电感和电容工作在高频下，起储能释能作用， 因此电感要尽量减小内阻，并保留 1mm 磁隙防止饱和，电容则要选取等效串联电阻 ESR 较小的高频低阻类型，以减小在电容上产生的功率损耗。本作品中所用的电感线圈为多 股漆包线并绕以减小高频下导线集肤效应带来的损耗，并使用铁氧体材料的磁芯以减小 其4.磁滤滞波损参数耗。设电计容：则选用聚丙烯电容，它具有较好的高频特性、稳定性和较小的损耗。
R1k5Ω
24kΩ
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R1k3Ω
NOT
1V4V
图 1 自振荡 D 类放大器电路仿真原理图
图 2 自振荡 D 类放大器电路仿真波形
VIII
光伏并网发电模拟装置
全国一等奖 南京航空航天大学 崔益军 康传华 张京雷 摘 要 该设计装置模拟光伏并网发电，主要由主电路、控制电路、采样调理电路、驱动保护 电路、辅助电源以及显示电路等六部分组成。逆变器控制采用混合脉宽调制（HPWM）方式， 很好地降低了开关损耗。系统的数字处理模块采用了具有高处理速度、低功耗的芯片 TMS320F2812。采用 PI 控制策略进行逆变系统的控制，参数设置简单，易整定。系统能够实 现最大功率点的跟踪，具有欠压保护、过流保护以及相位跟踪等功能，并在过流、欠压故障 排除后能自动恢复正常状态。DC-AC 变换效率高达 88%，失真度只有 3%。 一1.、逆方变器案主论电证路拓扑结构的选择 半桥电路（图 1）结构简单，但直流电压利用率低，桥臂输出波形谐波含量大，需要高 的开关频率和大的滤波器，且只适用于中小容量的场合。 全桥电路结构（图 2）相对复杂，但控制灵活，且输出电压是半桥电路的两倍。开关管 所承受的电压、电流应力均相对较低，且控制方式灵活。此外全桥逆变电路由于桥臂输出电 压存在零电压的续流状态，可实现倍频，在较低的开关频率下，可以获得更好的谐波控制。 故本设计中采用全桥逆变器的拓扑结构。
开关电源电路设计中的主要损耗包括：场效应管的导通电阻损耗和开关损耗；滤波 电路中电感和电容的损耗。综合考虑成本和性能，本电路选用了 IRF540，其导通电阻 仅为 77 毫欧，输入结电容为 1700pF。在带载额定电流 1A 时，全桥的静态功耗 Pon = 4* I 2 × Ron = 0.308W 。由于滤波电感和电容工作在高频下，起储能释能作用， 因此电感要尽量减小内阻，并保留 1mm 磁隙防止饱和，电容则要选取等效串联电阻 ESR 较小的高频低阻类型，以减小在电容上产生的功率损耗。本作品中所用的电感线圈为多 股漆包线并绕以减小高频下导线集肤效应带来的损耗，并使用铁氧体材料的磁芯以减小 其4.磁滤滞波损参数耗。设电计容：则选用聚丙烯电容，它具有较好的高频特性、稳定性和较小的损耗。
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图 1 自振荡 D 类放大器电路仿真原理图
图 2 自振荡 D 类放大器电路仿真波形
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光伏并网发电模拟装置
全国一等奖 南京航空航天大学 崔益军 康传华 张京雷 摘 要 该设计装置模拟光伏并网发电，主要由主电路、控制电路、采样调理电路、驱动保护 电路、辅助电源以及显示电路等六部分组成。逆变器控制采用混合脉宽调制（HPWM）方式， 很好地降低了开关损耗。系统的数字处理模块采用了具有高处理速度、低功耗的芯片 TMS320F2812。采用 PI 控制策略进行逆变系统的控制，参数设置简单，易整定。系统能够实 现最大功率点的跟踪，具有欠压保护、过流保护以及相位跟踪等功能，并在过流、欠压故障 排除后能自动恢复正常状态。DC-AC 变换效率高达 88%，失真度只有 3%。 一1.、逆方变器案主论电证路拓扑结构的选择 半桥电路（图 1）结构简单，但直流电压利用率低，桥臂输出波形谐波含量大，需要高 的开关频率和大的滤波器，且只适用于中小容量的场合。 全桥电路结构（图 2）相对复杂，但控制灵活，且输出电压是半桥电路的两倍。开关管 所承受的电压、电流应力均相对较低，且控制方式灵活。此外全桥逆变电路由于桥臂输出电 压存在零电压的续流状态，可实现倍频，在较低的开关频率下，可以获得更好的谐波控制。 故本设计中采用全桥逆变器的拓扑结构。
基于MSP430单片机控制的光伏并网发电模拟装置的设计
基于MSP430单片机控制的光伏并网发电模拟装置的设计杜世超
【期刊名称】《科技创新导报》
【年(卷),期】2009(000)031
【摘要】本文设计了一种基于MSP430单片机控制的光伏并网发电模拟装置,该装置采用16位单片机MSP430F2417作为控制核心,由MSP430F2417单片机产生的SPWM波控制的电压型全桥式电路构成DC-AC电路,转换后电压利用工频隔离变压器进行升压.测试结果表明,该装置功能强大,性能指标优良,具有较高的实用价值.【总页数】1页(P52)
【作者】杜世超
【作者单位】中国地质大学(武汉)机电学院通信工程系,湖北武汉,430074
【正文语种】中文
【中图分类】TM7
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西安电子科技大光伏并网发电模拟装置王超————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：C2000参赛项目报告（命题组）题目：光伏并网发电模拟装置学校：西安电子科技大学指导教师：郭万有（教授）参赛队成员名单（含个人教育简历）：王超、研究生、西安电子科技大学郝爽、本科生、西安电子科技大学白谱伟、研究生、西安电子科技大学光伏并网发电模拟装置王超郝爽白谱伟（西安电子科技大学电子工程学院邮编710071）摘要：本系统涉及三大关键技术：全桥驱动电路、H桥功率变换电路、低通滤波器。
系统以全桥驱动电路为核心，以TMS320F2808数字信号控制器为主控制器和SPWM信号发生器。
根据输出电压采样值，调整SPWM信号幅度，实现最大功率点跟踪。
根据鉴相器得到的输出信号和参考信号的频率信息和相位信息，对SPWM信号做出调整，实现频率跟踪和相位跟踪。
[关键词] 全桥驱动H桥功率变换变频低通滤波器TMS320F2808 SPWM Grid simulator based on TMS320F2808Wangchao, haoshuang, baipuwei(School of Electrical Engineering, Xidian University)Abstract：The system contains three key technology: full bridge driving circuit、H bridge power converter circuit and variable low pass filter. The core of the system is the full bridge circuit and the main controller is the TMS320F2808. The magnitude of SPWM is adjusted based on the output voltage sampling, so that the output power keep being the largest. The output frequency is following the reference frequency based frequency information and phase information from phase detector.[Key Words] full bridge driving H bridge variable low pass filterTMS320F2808 SPWM1.引言我们的题目是设计并制作一个光伏并网发电模拟装置，将模拟光伏电池发出的直流电转化为与电网模拟参考信号同频同相的交流电而实现模拟并网。
尽管寻找新能源的工作已经有悠久的历史了，但是能源的日益短缺已经迫使人们更加努力的寻找和开发新能源。
在这个过程中，人们很自然的把目光投向了各种可再生的替代能源。
光伏发电就是其中之一。
光伏发电以其能源清洁性、资源的充足性及潜在的经济性等优势，在世界范围内受到高度重视。
随着造价日益降低，其应用越来越广泛。
在工业控制领域，外设丰富，性能强大的通用控制处理器已经成为主流。
TI公司生产的c2000系列DSP便是其中的典型代表，本系统采用TMS320F2808作为主处理器，完成平台的各项处理功能。
2.系统指标本设计达到了该题目要求的所有基本指标和的发挥部分指标，并在此基础上进行了扩展。
其测试记录如表2.1。
类型序号项目与指标测试记录基本要求(1)最大功率点跟踪功能R L=30Ω时，测量R S=30Ω和R S=36Ω时的U d，分别记为U d1和U d2U S= 60.0 VU d1= 29.8 V，U d2= 29.8 V R S=30Ω时，测量R L=30Ω和R L=36Ω时的U d，分别记为U d1和U d2U S= 60.0 VU d1= 29.8 V，U d2= 29.8 V (2)频率跟踪功能：R S=R L=30Ω时，测量不同f REF下的f Ff REF=45Hz f F= 44.75 Hzf REF=50Hz f F= 50.30 Hzf REF=55Hz f F= 55.25 Hz(3)R S=R L=30Ω时，测量效率：η≥60%满分，每降低1%扣1分U o1= 29.4 V I o1= 0.86 AU d= 29.9 V I d= 0.95 Aη= 82.9 %(4)R S=R L=30Ω时，测量u o的失真度：THD≤5%满分，每增加1%扣1分THD= 0.77 %(5) 欠压保护欠压保护功能（有）；动作电压U d（th）= 24.9 V(6) 过流保护功能过流保护功能（有）；动作电流I o（th）= 1.45 A 工艺基本要求总分发挥部分(1) η≥80%满分，每降低1%扣0.5分η=82.9 %(2) THD≤1%满分，每增加1%扣1分THD= 0.77 %(3)相位跟踪功能：R S=R L=30Ω时，测u F与u REF的相位差∆ϕ测量不同f REF下的∆ϕREF45Hz=f：1∆ϕ=(<3°)=REF50Hzf：2∆ϕ=(<3°)=REF55Hzf：3∆ϕ=(<3°)测量容性负载下的∆ϕREF45Hz=f：1∆ϕ=(<3°)=REF50Hzf：2∆ϕ=(<3°)=REF55Hzf：3∆ϕ=(<3°)(4) 自动恢复功能有(5) 其他参数显示，异常报警表2.1 光伏并网发电模拟装置测试记录3.系统方案3.1 方案论证由于太阳能电池和蓄电池是直流电源，而负载是交流负载时，故光伏并网发电模拟装置主要是完成DC-AC逆变。
1)逆变方案方案一：电压型逆变电路。
以大容量电容为储能元件，直流电源电压稳定，输出电压为矩形波或阶梯波，电流波形根据负载电阻，电感，电容属性而有所不同。
方案二：电流型逆变电路。
直流电源输出端串接大容量电感，电源输出电流稳定。
输出交流电流为矩形波或阶梯波，电压波形近似为正弦波。
方案三：正弦脉冲宽度调制（SPWM）逆变电路。
利用脉冲宽度调制技术，以多个脉冲对应一个周期的交流波形，且按正弦规律控制每个脉冲的宽度，可使负载得到相当接近正弦波的输出电压和电流。
方案比较：一方面由于方案三输出是正弦波，可以减小谐波分量，另一方面其采用开关电源技术，功率因数高，因此本系统采用方案三。
SPWM信号，经过全桥驱动控制H桥电路的MOSFET管的开关实现。
因此SPWM信号的产生决定了整个系统的组成。
SPWM信号产生有以下三种方案。
2)SPWM方案方案一：采用分立元件搭建三角波产生电路，正弦波产生电路，通过比较器比较产生正弦脉宽调制信号，通过逆变电路，完成功率放大，实现逆变。
方案二：采用专用集成SPWM芯片，产生SPWM信号，通过逆变电路，实现逆变。
方案三：采用软件产生SPWM信号，经逆变电路，实现逆变。
方案比较：方案一模块明确，分立元件成本低，但是电路设计复杂，并且不方便对逆变器的控制，调试时间长。
方案二电路简单，易于控制，但是需要控制电路的设计，增加了系统的成本。
方案三硬件少，功耗小，容易实现闭环控制和改善系统性能。
综合考虑成本及效率问题，本系统选用方案三。
系统总体框图如图3.1所示。
本系统采用软件产生SPWM信号，经过全桥驱动控制H桥电路的MOSFET管的开关实现，实现逆变。
处理器采用数字信号控制器（DSC）TMS320F2808，用软件实现正弦脉宽调制（SPWM）。
根据脉宽调制原理，软件计数产生高频三角波，与缓变的正弦波数据进行比较，当计数值大于正弦波数值时，输出高电平，当计数值小于正弦波数值时，输出低电平，从而产生SPWM 信号。
SPWM信号通过浮栅驱动器IR2010驱动MOS管(IRFB23N15D)全桥，实现功率放大，由低通滤波器滤出功率正弦波，即完成了DC-AC逆变。
通过PID算法调节输出脉冲宽度可以改变输出电压的幅值，调节调制信号频率可以改变输出电压的频率，实现了对逆变的控制。
其中TMS320F2808的EPWM模块用来产生SPWM信号；ECAP模块用来接收逆变后正弦信号的频率信息以及其和参考正弦信号之间的相位差；ADC模块用来采样直流源U d 和u f的有效值进行欠压和过流检测；GPIO模块可以和LCD和按键接口实现人机交互。
T n 1n 2R Li oi o1u ou o1LC 滤波器DC-ACH 电桥TMS320F2808DSC有效值检测电路鉴相器电压检测电路IR2010开关驱动器U SR S I dU du fn 3SPWM过流关断开启EPWM ADCECAPADCGPIOLCD 按键U d U ref图3.1 系统总体框图3.2 SPWM 产生算法tttPWM1PWM2图3.2 SPWM 产生示意图为了驱动后级H 桥电路，SPWM 采用双节性调制方法，如图3.2所示。
通过缓变的正弦和高频锯齿波比较产生一对互补对称的SPWM 波，然后送往后级电路。
正弦波数据可以直接由F2808的BOOTROM 的正弦表查出，三角波的载波频率可以通过设置F2808的EPWM 模块的周期寄存器（TBPRD ）来实现，在每个三角波周期结束将新的正弦数据置入计数比较器（CMPA ），并采用增减计数和互补模式产生对称的PWM 波形，这样可以方便正弦信号的调整和提高电路的效率。
本系统中采用F2808的EPWM4通道产生一对互补对称的SPWM 信号。
3.3 MPPT 的控制方法图3.1中的电压检测模块用来实现最大功率点跟踪（MPPT ）功能，由F2808的AD 采样输入电压Ud ，与最大功率点（30V ）进行比较，采用PI 算法进行调节。
当Ud 大于30V 时，减小SPWM 调制信号的幅度，当Ud 小于30V 时增大SPWM 调制信号的幅度，从而使实现最大功率点跟踪功能。
积分环节，I比例环节，P输入电压UduPuI30Vu(t)c(t)e(t)图3.3 PI 控制器的原理框图PI 控制器的原理框图如3.2所示。
PI 控制算法采用增量式PI 控制算法，它的目标输入量是输入电压Ud 的幅值为30V 时的AD 输入，实际输入量是输入的电压Ud 的AD 输入，它们之间的相减得到偏差信号e （t ），然后用PI 算式（式3-1）得到控制量的偏差，最后将控制量转换为SPWM 的控制数据，使整个系统成为一个闭环系统，实现对SPWM 的控制。
()()(1)()(1)()u k P e k I e k u k u k u k ∆=⨯-⨯-⎧⎨=-+∆⎩ （式3-1）其中：)(k u 表示控制量，k 表示时间；)(k u ∆表示两次控制量的偏差；)(k e 表示目标输入和实际输入偏差，k 表示时间；P 表示比例系数；I 表示积分系数。