必威体育精装版基于光伏并网发电模拟装置的理论分析.ppt

题目分析 方案选择 参数计算 测试说明 参赛结果 题目分析 方案选择 参数计算 测试说明 参赛结果 光伏并网发电模拟装置（A题） 一、任务 设计并制作一个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。 图1 并网发电模拟装置框图 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 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。 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。 三、说明 1．本题中所有交流量除特别说明外均为有效值。 2．US采用实验室可调直流稳压电源，不需自制。 3．控制电路允许另加辅助电源，但应尽量减少路数和损耗。 4．DC-AC变换器效率 ，其中 ， 。 5．基本要求（1）、（2）和发挥部分（3）要求从给定或条件发生变化到电路达到稳态的时间不大于1s。 6．装置应能连续安全工作足够长时间，测试期间不能出现过热等故障。 7．制作时应合理设置测试点（参考图1），以方便测试。 8．设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果用附件给出。 题目分析 方案选择 参数计算 测试说明 参赛结果 《电子制作》 2010/02 武汉大学-闻长远 王雨曦 江 超 光伏并网发电模拟装置(1) 福州大学-张锦吉 戴荣东 吴家彪 光伏并网发电模拟装置(2) 武汉理工大学、三峡大学报告 图1 并网发电模拟装置框图 1.DC-AC主回路选择 DC-AC 回路为系统功率变换的核心，负责将前级直流输入变换成交流输出。根据电路控制参量的不同可分为电压型和电流型。 电流型逆变电路交流输出电流为矩形波，控制电路较为复杂。 电压型逆变电路包括半桥式和全桥式电路，电路逆变功率脉动波形由直流电流体现，输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同。电压型控制电路对输出电压进行调节，便于进行功率转换，所以最终选用电压型全桥逆变电路为DC-AC 的功率变换核心。 2.正弦波脉宽调制（SPWM）方式 正弦波脉宽调制，根据其调制方式不同可分为模拟调制和数字调制。 模拟调制制方式基于自然采样原理，在三角波和正弦波的自然交点时刻控制功率开关器件的通断。 数字调制法同样基于自然采样原理，以可编程逻辑器件为载体将正弦波表存入存储器，经过数字比较产生对应波形。数字调制方式生成波形相位分辨率可以达到很高精度，改变调制比（正弦波与三角波幅度比）即可改变输出电压。 由于数字调制方式控制简单，实现方便，故选用数字调制方式产生逆变电路的控制信号。 方案一：单极性控制方式 方案二：双极性控制方式 方案三：单极倍频正弦脉宽调制 vrvc时，VA为正，T1通态，T2截止。 vrvc时，VA为负，T1截止，T2通态。 vr+vc0时，VB为正，T4通态，T3截止。 vr+vc0时，VB为负值，T4截止，T3通态。 vr+vc0 vr-vc ； 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； 频率测量 过零点测量 相位的适当修正 3、信号采集部分 采集信号包括前级直流输入电压、电流，后级交流输出电压、电流，输入参考和反馈信号的频率、相位。直流输入电流值采用电流检测放大器INA206 对取样电阻取样后采用线性光耦HCNR201 隔离，直流输入电压则利用电阻分压后经过线性光耦隔离取样，通过16 位低功耗全差分串行Σ-Δ 型A/D 转换器MAX1416 进行采集, 交流信号经电压电流互感器转换后采用14