1.1 項目摘要
系統(tǒng)以FPGA為控制核心,由MOSFET管全橋逆變電路以及其IR2110對其驅動、SPWM(正弦脈寬調制)波的生成、電壓電流的檢測、相位頻率跟蹤等模塊組成。其中SPWM波由在FPGA內部由軟件產生的三角波的正弦波經數字比較器比較產生。通過改變正弦波的幅值來調節(jié)調制比,調節(jié)SPWM波的占空比,從而調節(jié)電壓來達到功率最大。采用MPPT算法對系統(tǒng)進行功率最大跟蹤。此系統(tǒng)還實現(xiàn)系統(tǒng)的欠壓和過流保護,同頻同相控制。
1.2 項目背景/選題動機
隨著當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)能源所帶來的一系列相關問題逐漸增加,如環(huán)境污染、溫室效應等諸多問題,對于開發(fā)新能源的需求越來越大。光伏并網是太陽能利用的發(fā)展趨勢,光伏發(fā)電系統(tǒng)將主要用于調峰電站和屋頂光伏系統(tǒng)。在光伏并網系統(tǒng)中,并網逆變器是核心部分。DC-AC逆變環(huán)節(jié)主要使輸出電流與電網電壓同相位,同剛獲得單位功率因數。
選題動機:目前作為基礎設施的電力行業(yè)正在努力利用太陽能,為電力的發(fā)展注入新的生機與活力。光伏并網發(fā)電已經成為時代的潮流和制約太陽能應用的關鍵技術,本設計主要對光并網發(fā)電中的一些技術做了相關研究,本設計主要實現(xiàn)了模擬光伏電源由直流轉換為單相交流電源的功能,具有最大功率點跟蹤功能和頻率相位跟蹤功能,另外增加了相關的保護和顯示功能。而且太陽能光伏發(fā)電市場受到各國政府的重視,國家扶持力度較大, 2011年7月30日中國首座利用太陽能發(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
設計并制作一個光伏并網發(fā)電模擬裝置,其結構框圖如圖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為模擬電網電壓的正弦參考信號,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;負載電阻RL=30Ω~36Ω。
圖1 并網發(fā)電模擬裝置框圖
(1)具有最大功率點跟蹤(MPPT)功能:RS和RL在給定范圍內變化時,使 ,相對偏差的絕對值不大于1%。
(2)具有頻率跟蹤功能:當fREF在給定范圍內變化時,使uF的頻率fF=fREF,相對偏差絕對值不大于1%。
(3)實現(xiàn)相位跟蹤功能:當fREF在給定范圍內變化以及加非阻性負載時,均能保證uF與uREF同相,相位偏差的絕對值≤5°。