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光伏并网发电模拟装置光伏并网发电模拟装置 光伏并网发电模拟装置光伏并网发电模拟装置 全国二等奖全国二等奖 全国二等奖全国二等奖 西安电子科技大学西安电子科技大学 沈敏沈敏 郝爽郝爽 任腊梅任腊梅 西安电子科技大学西安电子科技大学 沈敏沈敏 郝爽郝爽 任腊梅任腊梅 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、变频低通滤 波器 。系统以全桥驱动电路为核心，以 MSP430F1611 单片机为主控制器和 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。根据负载电压采样，对 SPWM 信号做出调整，实现频率跟踪相位跟踪。系 统功能完善，达到了所有指标。 关键词： 并网 SPWM 跟踪 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 MSP430F1611.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 the sampled load voltage .The system is full functional ,meets all the target of the basic and exent demands . 1 一、 方案论证 光伏发电主要是完成 DC-AC 逆变，通常逆变有几种方案。 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，通过功率驱动全桥，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，通过全桥驱动，实 现逆变 。 方案三：采用软件产生 SPWM 信号，经 MOS 管全桥功率驱动，实现逆变。 方案比较：方案一模块明确，分立元件成本低。方案二电路简单，易于控制。 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，单片机采用 MSP430F1611 ， 软件内实现正弦脉宽调制 。根据脉宽调制原理，软件计数产生高频三角波，与慢 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。这样输出脉冲宽度反映了正弦波的幅度变化。 该信号通过外围浮栅驱动器 IR2010 驱动 MOS 管 IRFB2 ３N15D 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 。 系统总体框图如图 1-1 所示 。 图 1-1 系统总体框图 二、理论分析与计算 1.MPPT 的控制方法与参数计算 由电路知识知，输出最大功率时有 Rs=RL,此时 Ud=30V ，因此只要监视 Ud, 通过调整，使其始终保持在 30V，便完成了最大功率跟踪。 由 A/D 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 调制频率的幅度，当 Ud