电子设计竞赛--光伏并网发电模拟装置-54页PPT资料
光伏并网发电模拟装置
光伏并网发电模拟装置摘要：光伏发电是一种直接将太阳能辐射转换成为电能的新型发电技术。
其系统包括光伏电池、变换器、蓄电池、控制器四大部分。
本文从实验的角度，对光伏并网发电系统进行模拟。
基本思路是在单片机C8051F020控制作用下采用正弦波脉宽调制技术（SPWM）对系统进行控制，主电路采用MOSFET为主要元器件的单相桥式逆变电路，经滤波电路滤波后变压进行输出。
基于此，本设计采用单片机本身的PCA模块，定时器模块，完成相应的控制功能，使光伏发电频率紧跟模拟电网频率，绝对误差小于1%，同时实现光伏最大功率跟踪，在负载变化范围内DC-AC变换效率可达70%以上，该系统性能相对稳定，能够满足本次设计的需要。
关键词：C8051F020；SPWM；最大功率点跟踪；光伏并网发电。
1．方案论证与比较1.1 系统设计框图该系统主要由最小单片机系统，SPWM信号控制，DC-AC变换电路，滤波电路，检测保护电路构成，实现光伏并网发电。
其中以C8051F020为处理器，控制逆变器完成最大功率跟踪下的光伏发电输出。
模拟电网电压输入，频率45-55HZ。
LCD实时显示电压，电流，频率。
图1-1总体设计框图1.2 各模块方案选择和论证1.2.1 DC-AC变换电路方案方案一：采用单相半桥逆变电路，它有单个桥臂，每个桥臂由一个可控器件和一个反并联二极管组成，在直流侧接有两个相互串联的足够大的电容，两个电容的连接点便成为直流电源的中点，该电路简单，使用器件少。
方案二：采用单相全桥逆变电路，它有四个桥臂，可以看成两个半桥电路组合而成成对的两个桥臂同时道通，两对交替各导通180度，，与半桥电路相比，输出波形相同，但其幅值高出一倍，且直流侧无需两个串联电容器来进行电压均衡，适用于移相调压方式，全桥逆变电路是单相逆变电路中应用最多的。
其性能好，输出稳定，符合本次设计需要。
综上分析考虑，采用方案二作为本次设计的系统方案。
1.2.2 驱动电路方案方案一：利用脉冲变压器直接驱动MOSFET，来自控制脉冲形成单元的脉冲信号经高频晶体管进行功率放大后加到脉冲变压器上，由脉冲变压器隔离耦合，稳压管限幅后来驱动MOSFET，其优点是电路简单，应用廉价的脉冲变压器实现了被驱动MOSFET与控制脉冲形成部分的隔离。
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。
光伏并网发电模拟装置
光伏并网发电模拟装置摘要:本系统采用单片机（STM32）和FPGA（EP2C5T144C8N）为控制核心，由模拟控制模块、全桥逆变模块、并网模块和人机交互模块4个功能部分组成。
其中，全桥逆变模块与模拟控制模块采用光耦进行强弱电隔离，逆变电路采用具有高端悬浮自举电源的IR2110 进行驱动，最终逆变效率达到75%以上。
并网模块通过反馈调节的方式跟踪上市电电压通过隔离变压器与市电安全并接。
实现最大功率点跟踪，并通过实时监测并网电流实现超1.5A断流的过流保护和25V欠电压保护功能且失真度极低，整个变换并网过程的输入电压﹑输出电压频率，在256*32点阵液晶上实时显示，并能通过键盘加以控制。
关键词：逆变、并网、效率、失真度、MPPT一、方案选择与论证1．题目任务要求及相关指标的分析题目要求该系统逆变输入直流电压范围为60V，且逆变的效率要达到60%以上，具有频率跟踪，相位跟踪，失真度小于1%，且有输入欠电压和输出过流保护功能。
题目重点逆变需要产生SPWM波控制逆变电路进行DC-AC转换来实现。
题目的难点在于转换的效率问题和相位跟踪。
2．方案的比较与选择2.1 逆变器主回路拓扑方案一：采用半桥逆变电路。
其原理图如图一所示，这种电路的优点是简单，使用器件少。
但它输出的交流电压幅值Um 仅为Ud/2，且直流侧需要两个电容串联，工作时还要控制两个电容器电压的均衡。
图一半桥逆变电路图二全桥逆变电路方案二：采用全桥逆变电路。
全桥逆变电路的原理如图二所示，它共有4个桥臂，可以看成两个半桥电路组合而成。
把桥臂一和四作为一对，桥臂二和三作为另一对，成对的两个桥臂同时导通，两队交替各180o。
其输出电压的波形与半桥电路相同，但幅值提高一倍。
对于半桥电路的分析也完全适用于全桥电路。
采用半桥电路所需的原器件较少，但是相对的其输出电压比全桥小一半，理论上最大输出交流有效值为Uo =0.45Ud难以达到题目要求。
综上考虑，我们组最终采用了相对容易实现且能够满足题目需求的方案二。
光伏并网发电模拟装置设计
光伏并网发电模拟装置设计【摘要】：本系统采用单级DC-AC+工频变压器的拓扑结构，主电路为IR2111驱动的半桥式逆变电路。
控制电路以ATmega16单片机为核心，由软件生成SPWM波控制DC-AC逆变，跟踪最大功率点。
系统通过反馈信号监测频率、相位，经由A/D采样欠压、过流信号，控制频率、相位的跟踪和欠压、过流保护。
经测试，本系统的变换效率可达74.1%。
输出正弦波形失真度小（THD=1.5%），实现了同频同相的跟踪控制和欠压保护。
能够改变逆变电路的输入阻抗，调节工作点，但MPPT的效果未如理想。
【关键词】：DC-AC；SPWM；MPPT；变换效率；频率相位跟踪The design of photovoltaic grid-connected powersimulatorAbstract:The topology of single-stage DC-AC+ power frequency transformer is used in this system, the main circuit is half-bridge inverter circuit driven by integrated circuit IR 2111. Microcontroller ATmega16 is the core of the control circuit, and the DC-AC inverter is controlled by the SPWM wave which is generated by software to track the maximum power point. Through the frequency and phase being monitored by the feedback signal, and A/D sampling being employed by the under-voltage and over-current signal, frequency and phase tracking and under-voltage and over-current protection are controlled by the system. By testing, the conversion efficiency of this system can reach 74.1%, and the distortion of output sine-wave is small (THD=1.5%), the same frequency and phase control can be achieved, as well as the function of under-voltage protection. The input impedance of inverter circuit can be changed to regulate the operating point, but the effect of MPPT is unsatisfactory.Key words: DC-AC; SPWM; MPPT；conversion efficiency; frequency and phase tracking.1 方案论证1.1总体方案论证方案一：如图1所示，硬件电路由DC-AC变换器，滤波电路，变压器组成；系统以ATmega16单片机为控制核心，利用软件生成SPWM波，通过直接控制SPWM波的最大占空比来实现MPPT控制；系统通过反馈信号检测频率、相位，经由A/D采样欠压、过流信号，控制频率、相位的跟踪和欠压、过流保护。
光伏并网发电模拟装置 2007全国电子设计大赛(详细版)
2007年全国电子设计大赛——光伏并网发电模拟装置摘要：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] 全桥驱动变频低通滤波器TMS320F2808 SPWMAbstract：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。
光伏发电模拟并网装置
，Us=60V) （测试时间1s内）
46.80 48.50 50.00 52.50 54.00 55.00
ϕ
表4效率测试（RS=RL=30 ，Us=60V，fREF=50Hz）
PO(W) Pd(W) η（%） （ ）
UO失真度测试：在系统正常输出情况下，RS=RL=30 ，Us=60V ，fREF=50Hz。， 保证系统稳定，用GAD-201G 失真度分析仪分多次检测输出电压UO的失真度。记 录数据如表5。
五、测试电路及测试表
测试数据如下： 相位跟踪功能测试：在RS=RL=30 ，Us=60V时，改变信号源输入的参考电压信号 频率，在工频变压器反馈信号端利用数字相位计测量该端口的相位φ与参考信号相 位θ。记录二者差值，则系统输出最大相位偏差绝对值 。加非阻性负载后按上述 步骤记录相位偏差绝对值。
表2 改变 时相位跟踪功能测试（RS=RL=30 ，Us=60V测试时间1s内）
测试次数 失 真 度 （%） ） 1 2 3 4 5
六、结果分析
测试结果 分析
对测试数据进行分析可知频率跟踪相对误差为0.05%，相位 跟踪在阻性负载时保证偏差在3o以内。逆变器效率高达到 92%，输出电压波形失真度THD<1%。欠压、过流保护功能 均可实现并具有自恢复功能。同时还附加输出短路保护电路， 前级电路添加防止反接保护电路，系统安全性非常高。本着 控制功耗、节约成本的思想，电路供电采用自制电源
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光伏发电并网模拟装置
实验目的
光伏发电系统介绍演示幻灯片
（3）晶体硅电池组件、刚性非晶硅组件 故障率极低，运行维护最为简单。
（4）晶体硅光伏组件、刚性非晶硅组件 安装简单方便。
（5）非晶硅薄膜电池在价格、弱光响应 ，高温性能等方面具有一定的优势，同 时容易配合建筑物的整体效果进行造型 ，但是组件效率较低，在安装场地面积 有限情况下，会影响到安装总容量。
230-820V 880V 750A
根据光伏组件的工作电压及组串的数量 确定逆变器的MPPT电压范围
目前光伏组件最大系统电压为 DC1000V
输入最大功率、MPPT为880V
4
交流侧
10--500kW
三相380Vac
310-450Vac
50Hz
47-51.5Hz
≥ 0.99（额定功率）
总电流波形失真率 夜间损耗 最大效率
具有电网欠压保护 ,保护值可设定 工作状态下直流电压过压保护 ，保护值可设定
当输入端正、负极接反时， 逆变器自动保护
系统接地时自动保护
4、储能变流器（PCS）基本功能及技术特性
1）概述
储能变流器(简称PCS)
双向充放电的并网变流装置 ，它肩负着充电和电能回馈作用，是 储能系统的关键设备之一。当PCS从电网吸收能量时，运行在可控 整流状态对蓄电池充电，反之，若变流器向电网馈送能量时，PCS 工作于有源逆变状态将蓄电池电能向电网输送。PCS可将夜间的 “谷电”或平日富余的电能存储起来以平衡电网峰谷，它不仅可 应对电网中断和大面积停电等突发事件，同时，可用于太阳能及 风力发电系统中，使其并网发电更稳定。
<3%（额定功率） <30W
96.5%（含变压器）
第九届全国大学生电子设计竞赛题目
总分
30
基本
要求
实际制作完成情况
50
发挥
部分
完成第（1）项
7
完成第（2）项
2
完成第（3）项
7
完成第（4）项
6
完成第（5）项
12
完成第（6）项
5
完成第（7）项
6
其他
5
总分
50
无线环境监测模拟装置（D题）
【本科组】
一、任务
设计并制作一个无线环境监测模拟装置，实现对周边温度和光照信息的探测。该装置由1个监测终端和不多于255个探测节点组成（实际制作2个）。监测终端和探测节点均含一套无线收发电路，要求具有无线传输数据功能，收发共用一个天线。
（4）可移动声源在运动过程中任意时刻超过Ox线左侧的距离小于5cm。
（5）可移动声源到达Ox线后，必须有明显的光和声指示。
（6）功耗低，性价比高。
2．发挥部分
（1）将可移动声源转向180度（可手动调整发声器件方向），能够重复基本要求。
（2）平均速度大于10cm/s。
（3）定位误差小于1cm。
（4）可移动声源在运动过程中任意时刻超过Ox线左侧距离小于2cm。
二、要求
1．基本要求
（1）制作2个探测节点。探测节点有编号预置功能，编码预置范围为B～B。探测节点能够探测其环境温度和光照信息。温度测量范围为0℃～100℃，绝对误差小于2℃；光照信息仅要求测量光的有无。探测节点采用两节1.5V干电池串联，单电源供电。
（2）制作1个监测终端，用外接单电源供电。探测节点分布示意图如图1所示。监测终端可以分别与各探测节点直接通信，并能显示当前能够通信的探测节点编号及其探测到的环境温度和光照信息。
并网光伏发电系统PPT课件
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3
有逆流型并网系统一般省去蓄电池，这 对系统成本的减少，系统维护和检修费用的 降低有重要意义。有逆流并网发电系统在住 宅用，屋顶用以及BIPV光伏建筑一体化等光 伏发电系统中，正得到越来越广泛的应用。 目前国内外普遍采用的并网光伏系统就是有 逆流型并网系统。
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4
5.3.2 无逆流型并网系统
太阳电 池方阵
用。图（b）为交流并网型太阳能光伏系 统，它可以为交流负载提供电能。图中， 实线为通常情况下的电能流向，虚线为
特殊（灾害）情况下的电流流向。
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10
5.3.5 地域型并网系统
高压配电线
变压器
变压器 低压配电线
Ⅰ1
Ⅰn
L1
Ln
逆变器 逆变器
...
PV
PV
逆变器 逆变器
...
PV
PV
Ⅰ：民用负荷 L:公用负荷 PV:太阳电池
5.3 并网光伏系统
太阳能光伏发电系统除独立光伏系统外，并网系统也是太 阳能光伏发电的一种重要形式。独立光伏系统因不需要与公用 电网相连接，所以必须增加储能元件，从而增加了系统的成本， 而并网光伏系统接入国家电网，在系统发电量过剩时，将剩余 电量输入国家电网，系统发电量不足时，将从国家电网购买电 能，以供负载使用。并网光伏系统因为不需要专门的储能元件， 所以建设和维护成本相对较低。
交流用 电负载
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有逆流型并网系统如上图所示，太阳电 池方阵输出的电能供给负载后，因为这类系 统中没有储能元件，所以当有剩余电能时剩 余电能将流向电网，以免在发电量剩余时造 成浪费，充分发挥太阳电池的发电能力，使 电能得到充分利用。当太阳能电池方阵发出 的电力达不到用户负载要求时，系统又可以 从国家电网中得到负载所需要的电能，所以 系统的效能比达到最高。
光伏并网发电模拟装置
2009年全国大学生电子设计竞赛陕西赛区竞赛设计报告封面作品编号：（由组委会填写）… …………… ……………剪切线……………… …………… …作品编号：（由组委会填写）说明1.为保证本次竞赛评选的公平、公正，将对竞赛设计报告采用二次编码；2.本页作为竞赛设计报告的封面和设计报告一同装订；3.“作品编号”由组委会统一编制，参赛学校请勿填写；4.“参赛队编号”由参赛学校编写，其中“学校编号”应按照巡视员提供的组委会印制编号填写，“组（队）编号”由参赛学校根据本校参赛队数按顺序编排，“选题编号”由参赛队员根据所选试题编号填写，例如：“0105B”或“3318F”。
5. 本页允许各参赛学校复印。
光伏并网发电模拟装置摘要该装置以DC-AC逆变器为核心。
由外部提供的直流稳压电源产生直流输入电压Us，微控制器MSP430F169产生占空比可调的SPWM 波通过控制四个开关管的导通和截止构成DC-AC逆变电路使直流输入电压逆变成交流电压，再通过滤波电路后产生正弦交流电，使之经过一个升压变压器产生需要的输出电压。
通过由MSP430F169单片组成的控制电路实现Ud和Us的最大功率点跟踪，即MPPT功能及反馈输出电压与正弦参考电压Uref的功率和相位跟踪功能。
关键词：DC-AC变换电路，MPPT，MSP430F169单片机，SPWM目录引言 (1)1 方案论证与设计 (1)1.1 DC/AC方案 (2)1.2 控制方案 (2)2 原理分析与硬件电路图 (2)2.1 DC/AC模块 (2)2.1.1 模块功能介绍 (2)2.1.2 电路设计 (3)2.2 控制模块 (3)2.2.1 模块功能介绍 (3)2.2.2 电路设计 (3)3 系统软件设计与流程 (4)3.1 系统软件介绍 (4)3.2 程序流程图 (5)4 系统测试与误差分析 (5)4.1 测试环境 (5)4.2 测试仪器 (5)4.3 测试方法 (6)4.4测试数据 (6)4.5 误差分析 (6)5 设计总结 (6)参考文献 (6)引言人类的发展与能源的利用是紧密相连的，工业高度发展的今天更是如此。
光伏发电系统设计与并网 PPT
除由用户自用和就近利用外，多余电力可送入当地配电网的发电设施、发电系统或 有电力输出的能量综合梯级利用多联供系统。 • 分布式是相对于集中式而言的。分布式既可独立运行，也可并网运行。 • 2、光伏发电及其它能源形式 • 分布式光伏发电→ 分布式发电→ 分布式能源 • 3、分布式能源的类型 • 可再生能源、资源综合利用、能源梯级利用多联供（包括：小型天然气多联供或高 能效多联供）。 • 4、分布式能源的技术利用形式 • 技术路线的选择要考虑现场端的资源情况和用户端的用能需求。目前，现场端的主 要技术形式如下： • ▲ 一次能源以气体燃料为主，可再生能源为辅的形式，一般适用于集中式系统（其 中，以天然气冷热电三联供最为成熟）。 • ▲ 资源综合利用--余能（余热、余气、余压等）多联供和多能互补等。 • ▲ 当地新能源（如太阳能、风能、地热能等）互补为主，微型燃气轮机或燃料电池 、储能等先进能源为辅，一般适用于分散式系统（如微电网）。
设计要点-现场勘察
• 业主意向：
发电功率、安装场地、预算、电力运营模式
• 场地勘察：
屋顶（地面）结构、日照情况、方位、安装部位
• 电气部分：
原配电系统结构、初步并网接入意向、供电部门协 调、电气线路规划、设备安装位置与空间
设计要点-阵列设计
几个角度概念
1. 太阳高度角:太阳射线与地平面的夹角 2. 太阳方位角:太阳射线在地面上的投影与正南方向的夹角 3. 太阳赤纬角:太阳射线与赤道平面的夹角 4. 太阳时角:地球自转的角度，正午为零，上午为正，下午
电路设计+光伏并网发电模拟装置
【电路设计】＋光伏并网发电模拟装置本系统采用两块TI的MSP430F169单片机为主控芯片, 一块主机，一块从机，并采用专用的PWM控制芯片UC3525采用前置反馈的第一级DC-DC电路，稳定输入电压Ud，实现最大效率跟踪(MPPT)，主机检测输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、和反馈波形与标准波形的相位差。
从机跟踪标准频率，并发出与标准正弦波同频同相的两路驱动波形。
第二级DC-AC电路根据从机发出来的驱动波形实现全桥逆变，输出与标准波形同频同相的正弦波，保证并网安全。
根据主机采样来的电压电流信号进行处理，实现过流保护和欠压保护。
1.2总体方案设计根据题目要求，输入电压是有直流稳压电源提供的60V直流电压，通过一个电压源模拟内阻Rs，在通过DC-DC升压电路，采用UC3525为PWM控制芯片，采用前置反馈，使Ud两端的电压稳定在30V，实现最大功率点跟踪（MPPT）功能，MSP430单片机对Ud和输入回路的电流进行AD采样，可以时时检测Ud 的变化，如果Ud欠压，就继电器关断主回路，并且再次检测，如果Ud大于24.5V，可以实现输入欠压的自动恢复。
题目要求频率，相位跟随，故采用全桥逆变后经过LC滤波，工频变压器输出和反馈。
输出交流电压的采样，输出交流电流的采样，输出保护，如果输出电流大于1.3A，输出保护继电器断开，继电器两端的30欧的电阻工作，再次检测输出电流小于0.65A，输出继电器闭合，电路正常工作，从而实现输出过流保护，再通过MSP430单片机采样标准的2V Vpp的正弦信号，通过过零比较器转换为方波，测量出标准正弦信号的频率，在通过软件生成同频率的SPWM波形，从而来实现频率跟踪，在将标准的正弦波信号和变压器反馈电压信号转换为两路方波信号，测量出其相位差，在将相位差转换为对应的点数，从而将反馈电压的相位向左或向右移动相应的点数，从而实现相位跟随。
液晶来显示一些被检测的值和关键参数，辅助系统调试。
光伏电站设计与并网(教学课件PPT)
二、大型并网光伏电站施工
2.5直流/交流配电柜安装
[1]基本安装要求：室内安装，应安装在清洁的环境中，并且应通风良好， 并保证环境温度、湿度和海拔高度满足产品规格要求。 [2]按直流/交流配电柜系统图设计要求敷设电缆。引入配电柜内的电缆 应排列整齐，编号清晰。 [3]直流/交流配电柜内防雷接地与PE线连接，PE线与配电室内的接地装 置连接。
二、大型并网光伏电站施工
[5]电站防雷设计可以参与《建筑物防雷设计规范》GB500571994(2000)。 [6]避雷带（网）及其支持件安装位置正确。焊接固定的焊缝应饱满无 遗漏，防腐良好；采用螺栓固定的应采取双螺帽等防松措施；避雷带 （网）应平整顺直，固定点支持件间距均匀，固定可靠。
二、大型并网光伏电站施工
SG250K3的外观
一、大型并网光伏电站组成
SG500KTL无变压器型并网逆变器主电路示意图
一、大型并网光伏电站组成
SG500KTL的外观
一、大型并网光伏电站组成
5、交流配电柜
• 断路器 • 光伏防雷器 • 电压表 • 电流表 • 电能计量仪
交流防雷配电柜原理接线图
一、大型并网光伏电站组成
6、电网接入主要设备
二、大型并网光伏电站施工
2.2光伏组件安装
[1]在现场安装使用前，确认光伏组件外形完好无损，若发现有明显变形、 损伤,应及时更换。
[2]在组件安装或接线时，推荐用不透明材料将组件覆盖；组件安装前， 请不要拆卸组件接线盒；当组件置于光线照射下，不要触摸接线端子， 当组件电压大于DC30V时，请注意适当防护，使用绝缘工具。
光伏电站）
一、大型并网光伏电站组成
交流电缆 （1）交流电缆包括
• 并网逆变器——交流防雷配电柜 • 交流防雷配电柜——升压变压器 • 升压变压器——电网接入点
光伏并网发电模拟装置 (一) (09全国大学生电子设计大赛全国一等奖)
光伏并网发电模拟装置全国二等奖西安电子科技大学沈敏郝爽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AbstractThe 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 .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。
光伏并网发电模拟装置设计报告2
福星电子网光伏并网发电模拟装置（A题）2009年全国大学生NEC杯电子设计大赛全国二等奖作品作者：杨兴建等参赛学校：成都信息工程学院摘要当今，并网逆变器以它节能，高效等突出优点越来越受到人们的欢迎。
并网逆变器主要分为光伏并网逆变器、风力发电并网逆变器、动力设备并网逆变器和其他发电设备并网逆变器。
本文章主要对光伏并网逆变器进行研究。
以STC12C5A60S2单片机为控制核心，实现对模拟装置最大功率点跟踪（MPPT）以及频率、相位跟踪功能，并且具有有相应的欠压，过流保护电路。
关键词：STC12C5A60S2 光伏逆变MPPT 频率相位跟踪DC-AC SPWM目录1. 前言 (1)2. 总体方案设计 (1)1.1系统框图 (1)2.1方案论证与比较 (1)2.1.1 主控电路CPU选择 (1)2.1.2 SPWM波的产生 (1)2.1.3 MPPT最大功率跟踪电路 (2)2.1.4频率、相位跟踪电路。
(2)3. 单元模块设计及理论分析 (2)3.1 DC-AC主路 (2)3.1.1 全桥 (2)3.1.2 滤波电路 (2)3.2控制电路 (3)3.2.1 SPWM波产生 (3)3.2.2 驱动电路 (3)3.2.3 MPPT最大功率跟踪电路 (3)3.2.4相位频率跟踪电路 (4)4.提高效率 (4)5.程序设计 (5)6.系统测试 (5)6.1测试方案 (5)6.2测试环境和仪器 (6)6.3测试数据 (6)7．总结 (6)8.附录 (6)9．参考文献 (10)1.前言本设计对光伏并网发电进行了探讨，光伏并网发电是对直流源进行逆变并产生与电网同频同相的交流电，最后实现并网。
光伏并网发电的转换效率很高，一般都在80%以上，所以在我国得以推广。
2.总体方案设计1.1系统框图针对题目要求，我们把这次题目主要分为SPWM波的产生、DC AC逆变、MPPT最大功率跟踪电路，频率相位跟踪控制电路，欠压、过流保护。
光伏并网发电系统ppt课件
1）方位角 太阳能电池方阵的方位角是方阵的垂直面与正
南方向的夹角，一般在北半球方阵朝向正南，即方 阵的垂直面与正南方向的夹角0o。 2）倾斜角
太阳能电池方阵通常是面向赤道放置，相对于 地平面有一定的倾角。即太阳能电池方阵平面与水 平地面的夹角。沈阳地区的最佳安装倾斜角φ=θ+1，θ当地的纬度，沈阳地区纬度为 41.77o，则φ=42.77o。
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4 电池方阵最大输出电压（Vmp）、开路电压（Voc）与逆变器输入电压范围的配合 由选择的并网逆变器参数可知，输入电压范围为
195-600VDC，电池方阵最大输出电压（Vmp）、开 路电压（Voc）应在此范围之内。
1）工程上通常推荐Vmp的下限值为逆变器输入电 压范围下限值195V的115%≈225V; Vmp的上限值为逆变器输入电压范围上限值600V的 70%≈420V。 推荐方阵Voc的下限值为逆变器输入电压范围下限 值195V的150%≈300V; Vmp的上限值为逆变器输入 电压范围上限值600V的9W正弦波并网逆变器， 每台输入电池方阵为14串7并。
选择的并网逆变器的技术参数如下： 1）型 号： GT20000W 2） 最大输入电压： 600VDC 3）最大输入电流： 60ADC 4）输入电压范围： 195-600VDC 5）直流输入端口： 2个 6）交流输出电压： 230V 7）交流电压频率： 50HZ
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5）并网逆变器应设置并网保护装置； 该装置实时对市电电源的电压、相位、频率等进
行采样比较，始终保证逆变器输出与市电电源的同 步，为负载提供稳定的电能质量。 6）保护功能；
应具有过压、失压、频率检测和保护功能，过负 荷、短路自动隔离电网，逆向功率自动检测与保护 功能。 7）通信功能；
并网光伏发电系统培训ppt课件
假设在徐州地域，最正确安装倾角30°。
流输入电压/组件Uoc 注：普通使串联后的组件任务电压在逆变器的MPPT范
围内，普通直流电压越高，系统损耗越小 假设：组件运用175W,Um=36.6V，逆变器的最正确
MPPT输入电压为550V，那么可简单计算 550V/36.6V=15.03,考量电压温度系数，选择16块组件串
联 4.3.根据逆变器允许输入电流值、组件电流值选择适宜的
光伏组件安装方式比较
优点
缺点
相同的面积，可实现装机容量 最大，安装成本最低。
太阳光入射角度并非最 佳，发电效率降低。
倾角是优化计算的结果，阳光 资源利用率较高，发电效率 较高，安装成本较低；
全天保持阳光垂直入射，阳光 资源利用率最高，发电效率 最高，同样装机容量，可实 现发电量最多； 适合荒漠光伏电站。
并网光伏发电系统设计案例
3.方阵支架方位角的设计 普通情况下，太阳能电池方阵应面向正南安装。可思索
在±10°内调整。 太阳能电池阵列间距的设计计算 光伏方阵阵列间距应不小于D：
式中： 为纬度(北半球为正、南半球为负)，H为阵列 前排最高点与后排组件最低位的高度差。
并网光伏发电系统配置设计
4.光伏系统电气方案设计 4.1根据系统安装量选择逆变器容量—假设500KW 4.2.根据逆变器参数和光伏组件参数计算电气串联数 逆变器最小直流输入电压/Uoc＞串联数＜逆变器最大直
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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。
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u
u
u
r
c
O
wt
u o
Ud
u
u
of
o
O
wt
பைடு நூலகம்-U d
当ur >uc时，给V1和V4导通信号，给V2和V3关断信号 当ur<uc时，给V2和V3导通信号，给V1和V4关断信号
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方案三：单极倍频正弦脉宽调制
vr>vc时，VA为正，T1通态，T2截止。 vr<vc时，VA为负，T1截止，T2通态。 vr+vc>0时，VB为正，T4通态，T3截止。 vr+vc<0时，VB为负值，T4截止，T3通态。 vr+vc>0 vr>-vc ；
题目分析 方案选择 参数计算 测试说明 参赛结果
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《电子制作》 2019/02
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
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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；
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方案一：单极性控制方式
u
uc
ur
O
wt
uo
uo
Ud
u of
O
wt
-U d
ur正半周，V1保持通，V2保持断。 当ur>uc时使V4通，V3断，uo=Ud 。 当ur<uc时使V4断，V3通，uo=0 。
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方案二：双极性控制方式
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。
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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。 45．．D基C-本AC要变求换（器1效）率、（ 2 ）PP do和，发其挥中部Pd分（Ud3）Id 要，求Po从给Uo1定I或o1 条。件发生变
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。
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RS
+
US
-
Id
+
Ud
-
DC- AC
uREF
控制电路
i o1
io
T
滤
n1
n2
波 器
uo1
uo RL
n3 uF
图1 并网发电模拟装置框图
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2019年湖北省高校电子信息类专业教 学改革与电子设计竞赛工作研讨会
--2009年全国大学生电子设计竞赛题解析
A题--光伏并网发电模拟装置
三峡大学 高学军
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题目分析 方案选择 参数计算 测试说明 参赛结果
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题目分析 方案选择 参数计算 测试说明 参赛结果
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 U d
1 2
U
S
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。
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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
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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
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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 位伪差分串行 A/D 转换器TLC3578 采集。
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。
RS
+
US
-
Id
+
Ud
-
DC- AC
uREF
控制电路
i o1
io
T
滤
n1
n2
波 器
uo1
uo RL
n3 uF
图1 并网发电模拟装置框图
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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。
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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。