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一、項(xiàng)目概述

1.1 項(xiàng)目摘要

系統(tǒng)以FPGA為控制核心，由MOSFET管全橋逆變電路以及其IR2110對(duì)其驅(qū)動(dòng)、SPWM（正弦脈寬調(diào)制）波的生成、電壓電流的檢測(cè)、相位頻率跟蹤等模塊組成。其中SPWM波由在FPGA內(nèi)部由軟件產(chǎn)生的三角波的正弦波經(jīng)數(shù)字比較器比較產(chǎn)生。通過(guò)改變正弦波的幅值來(lái)調(diào)節(jié)調(diào)制比，調(diào)節(jié)SPWM波的占空比，從而調(diào)節(jié)電壓來(lái)達(dá)到功率最大。采用MPPT算法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功率最大跟蹤。此系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的欠壓和過(guò)流保護(hù)，同頻同相控制。

1.2 項(xiàng)目背景/選題動(dòng)機(jī)

隨著當(dāng)令能源的消耗日益劇增和傳統(tǒng)能源的日趨減少，以及使用傳統(tǒng)能源所帶來(lái)的一系列相關(guān)問(wèn)題逐漸增加，如環(huán)境污染、溫室效應(yīng)等諸多問(wèn)題，對(duì)于開(kāi)發(fā)新能源的需求越來(lái)越大。光伏并網(wǎng)是太陽(yáng)能利用的發(fā)展趨勢(shì)，光伏發(fā)電系統(tǒng)將主要用于調(diào)峰電站和屋頂光伏系統(tǒng)。在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，并網(wǎng)逆變器是核心部分。DC-AC逆變環(huán)節(jié)主要使輸出電流與電網(wǎng)電壓同相位，同剛獲得單位功率因數(shù)。

選題動(dòng)機(jī)：目前作為基礎(chǔ)設(shè)施的電力行業(yè)正在努力利用太陽(yáng)能，為電力的發(fā)展注入新的生機(jī)與活力。光伏并網(wǎng)發(fā)電已經(jīng)成為時(shí)代的潮流和制約太陽(yáng)能應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，本設(shè)計(jì)主要對(duì)光并網(wǎng)發(fā)電中的一些技術(shù)做了相關(guān)研究，本設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)了模擬光伏電源由直流轉(zhuǎn)換為單相交流電源的功能，具有最大功率點(diǎn)跟蹤功能和頻率相位跟蹤功能，另外增加了相關(guān)的保護(hù)和顯示功能。而且太陽(yáng)能光伏發(fā)電市場(chǎng)受到各國(guó)政府的重視，國(guó)家扶持力度較大， 2011年7月30日中國(guó)首座利用太陽(yáng)能發(fā)電的公安消防站投入使用，光伏發(fā)電具有較廣泛的前景。

二、需求分析

2.1 功能要求

設(shè)計(jì)并制作一個(gè)光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。用直流穩(wěn)壓電源US和電阻RS模擬光伏電池，US=60V，RS=30Ω~36Ω；uREF為模擬電網(wǎng)電壓的正弦參考信號(hào)，其峰峰值為2V，頻率fREF為45Hz~55Hz；T為工頻隔離變壓器，變比為n2:n1=2:1、n3:n1=1:10，將uF作為輸出電流的反饋信號(hào)；負(fù)載電阻RL=30Ω~36Ω。


（1）具有最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）功能：RS和RL在給定范圍內(nèi)變化時(shí)，使 ，相對(duì)偏差的絕對(duì)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(shí)，使uF的頻率fF=fREF，相對(duì)偏差絕對(duì)值不大于1%。

（3）實(shí)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(shí)，均能保證uF與uREF同相，相位偏差的絕對(duì)值≤5°。