基于光伏并网发电模拟装置的理论分析
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。
(整理)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的分析
由 Ｉ
Ｉ
Ａ
图 １ＭＰ Ｔ等效 电路 Ｐ 图 中Ａ点 是 虚 设 的 点 。 许 多 同 学 将 Ａ点 了 作 为 测 试 点 ， 出 有 测
Ｉ 一Ｔ ｝ ７
利用锁相环（ Ｌ ） Ｐ Ｌ 的方法生成 正弦波 ， 与三 角波同时加 至调 它 ， 这种做法是 错误的 ， 与实 际情 况 制器上 ， 这 生成Ｓ ＷＭ波， Ｐ 再经过驱动 电路去驱动全桥功放 电路工作 ， 不相符 。 若要测 ，， ｄ 必须在 电路串进一个取样 电阻ｒ根 据图 １ ， 可知 ， 经Ｌ 滤波后恢复 出正 弦信号 。 Ｃ 对输出信 号进行取样得Ｕ ， ￡ Ｕ 和 ｆ … ｒ， Ｒ 并加到Ｆ ／ Ｄ ， Ｄ Ｐ 上 再经过环 路滤波得一个控制信号Ｕｃ最后去控 ， Ｒ 获得 的功率 为 ： ｄ 。 制ＲＣ Ｖ ＯＣ， 形成 反馈 闭合 回路 。 就是锁相环 的工作原理 ， 这 其原 根据题意 ， 模拟光 伏直 流稳压 电源６ Ｖ是给定 ， ０ 而ＲＳ 和ＲＬ 在 理框图如 图３ 所示 。 ３ ～３ Ｑ的范围 内变化 ， ０ ６ 于是 Ｐ 也在３ Ｗ ～６ Ｗ范围 内变化 。 门 ０ ０ 欲
Ｕ 、 ， 计算 出Ｉ ｏ
一
２ １年的电子设计大赛即将拉开帷幕 ， ０ １ 我们要想在竞赛 中取得好 成绩， 首先就必须对 以往试题深度 了解和掌握 ， 现在我以０年 电子大 ９ 赛 中的Ａ （ 目设计任务与要求略 ） 题 题 为例， 给同学们做一 分析 案例 ： 众所周知 ， 要使发 电装置与市 电并网使用 ， 就必须满足频率、 相 位、 幅度和波形 完全 一致 ， 即要 求发 电装置 的幅度频率 、 相位 、 幅度 和波形 （ 失真 ） 指 完全要实 时跟踪市 电信号 ， 其难点非常大 。 此题对 节 能也提出了较高的要求 ， 这里包括两个方面 的要求 ， 一是具 有最 大功率 点跟踪（ Ｐ 功能 ， ＭＰ Ｔ） 二是Ｄ — 变换器的效率（ Ｃ ＡＣ ｎ≥８ ％ ） ０ 的要求 。 为发电装置 ， 作 安全使 用也非常重要 。 目要求有输入欠压 题 保 护和输 出过流保护功能 。 显然 ， 此题的重点和难点就是节 能问题 和 反馈信号 “ 如何跟踪参考信号“ 的问题 。 下面我们就这两个 问 题 进 行 重 点 论述 。
基于TMS320F28027光伏并网发电模拟装置
由式（） ２可得 ， 当 马时， ／ 奶 ｏ 此 时 取 最大值 。 ， 由于模拟光伏 电池的内阻以及负载电阻变化 ， Ｐ ＭＰ Ｔ需要 及 时 准 确地 采 样 当 前 电压 Ｕｄ 与 前 一 时刻 的 采 样 电压 值 比较 ， ，
方案一 ： 由脉 宽 调 制 集 成 电路 来 产 生 占空 比可 变 的 Ｐ ＷＭ ２２ 同频 、 ． 同相的控制方法与参数计算 脉宽调制波形 ． 芯片有 Ｓ ３ ２ Ａ、 Ｌ ９ 。但其产生的 此类 Ｇ ５ ５ Ｔ ４ ４等 采用 Ｔ ３０２８２ ＭＳ ２ Ｆ ４ ０ ７事 件 管 理 器 中 的捕 获 功 能 测 量 并 Ｓ ＷＭ 波频率很难实现实时调节 ， Ｐ 整体 电路控制不是十分灵 网信 号 的频 率和 并网信 号与输 出信号 的相位 差 ，从而调节 活， 导致 整 个 并 网 模 拟 装 置 很 难 达 到 题 目指 标 要 求 。 Ｓ Ｗ Ｍ 的 周 期 ， 而 实现 同频 同相 。 Ｐ 进
文章 编 号 ： １０ —９ ３（ ０ ０ ０ —９ ．２ ０ ７３ ７ ２ １ ） ８０ ３０
有很高的输入阻抗 ， 对驱动 电路要求很低， 且具有很 宽的安 并
全 球 范 围 内 的 能源 危 机 也 日益 突 出 。在 一 些 生 物 能 源 开 发 殆 全 工 作 区 而 不 会产 生 热 点 。 具有 很 高 的开 关 速 度 ，在 开关 电 尽 的 同时 ，一 些 新 型 能 源 正 在 受 到 重 视 。其 中逐 步 展 开 对 太 源领域有广泛的应用，所 以可 以比较 容易的完成对输 出正弦 阳 能 的 开 发 ，一 些 光 伏 并 网发 电系 统 已经 产 生 。但 是 对 该 系 波 失 真 度 的 要 求 。
方 案 二 ： Ｔ Ｓ ２ Ｆ ８２ 由 Ｍ ３０ ２ ０ ７产 生 Ｓ ｗＭ 波 。其 内部 具 有 Ｐ ＴＭＥ Ｏ的计 数 器 记 录 并 网信 号 的周 期 ， Ｉ ＲＩ 计 数 Ｉ Ｒ Ｔ ＭＥ 的 Ｐ Ｍ 波 产 生 的 功 能 ，可 以通 过 改 变 其 占空 比来 产 生 Ｓ ＷＭ 器 记 录 误 差 信 号 的脉 冲 宽 度 。 由于 Ｔ ＭＥ ０ 设 置 低 频 时 钟 Ｗ Ｐ Ｉ Ｒ 波 ， 用 电 压 型 全 桥 逆 变 电路 ， 制 全 桥逆 变 电 路 的两 对 开 关 ３ ７ ８ ｚ 测 量 的 并 网信 号 频 率 为 ３ ７ ８ 相位 差 为 ３ ７ ８ 采 控 ２６Ｈ ， ２６ ， ２６ 。 管 交 替 导 通 信 号精 确 ， 电路 简 单 ， 制 灵 活 。通 过 反馈 来 改 ２３ 提 高效 率 的 方 法 控 ． 变 输 出 Ｓ Ｗ Ｍ 波 的 占空 比 ， 电 路保 持稳 定 。 并且 能够 很 好 Ｐ 使 （ ） 择 合 适 的 开关 频 率 １选 的完 成 频 率 调 节 和 相 位 跟 踪 等 功 能 。 开关 损 耗 是 影 响 逆 变 器 效 率 的 主 要 因 素 之 一 。 其 开 关 损 综上 分析 选 用 方案 二 。 耗 随着 开 关 频 率 的增 加 而 增 加 。 所 以选 择 合 适 的 开 关 频 率 是 １ Ｃ Ａ 电路 设 计和 开 关 器件 的 选择 ． Ｄ －Ｃ ２ 提 高 系 统 效 率 的重 要 环 节 。但 考 虑 到 题 目对 失 真 度 的 要 求 ， 方案一 ：采用绝缘 门极双极晶体管 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ。Ｉ Ｂ 是 由 开关频率也不能过低 。 Ｇ Ｔ 结合实际 电路 的多次测试， 选用 ２５ Ｈｚ ．Ｋ ＭＯＳ Ｅ Ｆ Ｔ和 双 极 型 晶体 管 复 合而 成 的 一种 器件 ， 输入 极 为 作 为 开关 频 率 。 其 ＭＯＳ Ｅ ，输 出 极 为 Ｐ Ｐ晶 体 管 ， 融和 了这 两种 器件 的优 ＦＴ Ｎ 它 （） ２ 选择合适的场效应管作为开关 元件
太阳能光伏并网发电系统仿真研究
太阳能光伏并网发电系统仿真研究太阳能光伏并网发电系统仿真研究近年来，随着环保意识的增强以及能源危机的日益加剧，太阳能作为一种环保、可再生的新能源被广泛关注。
太阳能光伏发电系统作为太阳能的重要利用方式，在实现清洁能源的同时，也为能源供应保障提供了新的选择。
而太阳能光伏并网发电系统作为一种近年来新兴的发电方式，其优点十分明显。
本文将对太阳能光伏并网发电系统进行仿真研究，以期进一步探究其优缺点及适用范围，以指导实际工程应用。
一、太阳能光伏并网发电系统的构成太阳能光伏并网发电系统主要由太阳光伏电池组、功率逆变器、电网和接口电路等组成，其中太阳光伏电池组是发电系统的核心部件。
在太阳能光伏并网发电系统中，太阳光伏电池组将太阳能转化为电能，再通过功率逆变器将直流电转化成为交流电，最终将交流电与电网进行并网，实现电能的输送和利用。
二、太阳能光伏并网发电系统的优势1. 适应性强：太阳能光伏并网发电系统可在任何环境下使用，无需耗费额外的能源或资源，可以在阳光照射下工作，晴天、雨天都可以正常发电。
2. 易于维护：太阳能光伏并网发电系统无需经常维护，只需要进行定期的检查和维护就可以保证系统的正常运行。
3. 具有较长的使用寿命：太阳能光伏并网发电系统的使用寿命比传统的燃油发电系统更长。
4. 成本低：太阳能光伏并网发电系统可以减少能源消耗，从而节省能源支出，降低发电成本，给用户带来经济实惠。
5. 环保节能：太阳能光伏并网发电系统不需要燃料，没有排放，从而减少了对环境的污染。
三、太阳能光伏并网发电系统的缺陷1. 受气候和环境的影响：太阳能光伏并网发电系统的发电量受气候和环境因素影响较大，在环境恶劣的情况下会影响电量的输出。
2. 电池组排放问题：太阳光伏电池组需要定期更换，处理废旧电池也需要一定的成本。
3. 储能成本高：太阳能光伏并网发电系统需要储能装置来存储发电量，储能成本较高，降低了系统的使用寿命。
四、太阳能光伏并网发电系统的仿真研究该系统仿真软件采用MATLAB软件，通过建立该系统的规范化建模，实现系统的仿真研究。
光伏并网发电模拟装置设计-电气工程及其自动化本科毕业论文(设计)
光伏并网发电模拟装置设计-电气工程及其自动化本科毕业论文（设计）xx 学院2015届毕业论文（设计）论文（设计）题目光伏并网发电模拟装置设计子课题题目姓名xxx学号201104170332所属院系自动控制与机械制造学院专业年级电气工程及其自动化3班指导教师xxx2015 年6 月摘要本设计的光伏并网发电模拟装置系统是以 MSP430F169单片机为核心，单片机输出 SPWM 波形经 IR2110驱动 H 桥，实现 DC-AC 逆变的发电模拟装置。
最大功率点跟踪（MPPT）绝对误差小于1%，利用 MSP430F160单片机软件设计实现锁相环，用参考频率作为基准频率，对 MSP430F160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（超前）于参考信号的相位时，就增大（减小）SPWM 的频率；达到相位和频率同步。
包括阻性负载，以及非阻性负载，实现了频率跟踪，相位跟踪。
DC-AC 转换效率达 80%，采用LCD 液晶显示器显示，能直观、简洁地显示输出电压、电流，具有良好的人机交互性能。
本文详细阐述了单片机MSP430F169的内部结构，系统硬件电路和软件程序的设计及调试过程以及结果测试，同时给出总体设计的流程图、原理图等。
关键词:光伏并网; MSP430F169; DC-AC ;MPPTAbstractThe design of photovoltaic power generation system simulation device based on MSP430F169 single chip microcomputer, microcontroller SPWM output waveform by IR2110 bridge driver H, DC-AC inverter power generation simulation device. The maximum power point tracking (MPPT) absolute error is less than 1%, to achieve phase-locked loop using MSP430F160 MCU software design, using the reference frequency as the reference frequency, the MSP430F160 MCU interrupt and timer test phase, when the phase voltage signal feedback lag (lead) to the phase reference signal, increase (decrease) the frequency of SPWM to achieve the phase and frequency synchronization. Including resistance load and non resistance load, the frequency tracking and phase tracking. The DC-AC conversion efficiency of 80%, with LCD LCD display, can directly and simply display the output voltage and current, has a good interactive performance..This paper describes the internal structure of the chip MSP430F169, the system hardware and software design and the debugging process and test results, and gives the overall design of the flow chart diagram, etc..Keywords: Photovoltaic ; Msp430F169; DC-AC; MPPT目录第一章前言 (1)第二章选题背景 (1)2.1课题来源及其意义 (1)2.2课题设计的主要内容 (1)第三章光伏并网发电系统模拟装置设计原理 (2)3.1逆变原理 (2)3.2正弦脉宽调制SPWM (6)3.3单相全桥逆变中的SPWM控制 (7)3.4最大功率点跟踪（MPPT） (9)第四章总体规划 (11)4.1系统总体方案的选择 (11)4.2逆变器主电路结构 (11)4.2.1 DC-AC逆变方案论证 (12)4.3正弦逆变器的控制 (13)4.3.1正弦脉宽调制SPWM及驱动电路方案选择 (13)4.4MPPT功能 (13)4.4.1 MPPT 的实现程序流程图 (14)4.5滤波器模块选择论证 (14)4.6滤波参数的计算 (14)4.7频率、相位跟踪方案选择论证 (15)4.7.1频率、相位的控制方法与参数计算 (15)4.8提高效率的方法 (15)第五章系统硬件设计 (16)5.1DC-AC主回路 (17)5.2滤波电路 (17)5.3驱动电路 (18)5.4信号采集及保护电路 (18)5.5精密整流电路 (19)5.6单片机MSP430F169的实现程序流程图 (20)第六章单片机简介 (21)6.1主要部件及其功能 (22)6.2引脚说明 (23)参考文献 (26)附录 (26)谢辞 (27)第一章前言随着人类社会的发展,能源的消耗量正在不断增加,世界上的能源正在日趋枯竭。
2009光伏并网发电模拟装置_王雨曦等12
光伏并网发电模拟装置摘要：系统基于光伏发电原理，采用正弦波脉宽调制技术（SPWM），以单片机和大规模可编程阵列逻辑器件（FPGA）作为控制核心，实现了模拟的光伏并网发电功能。
系统采用增量电导法实现最大功率点跟踪（MPPT）功能，采用频率跟踪法和沿触发补偿跟踪法分别实现了系统的频率跟踪功能和相位跟踪功能。
系统对各路输入输出信号进行实时监测和反馈控制，实现了欠压和过流保护，且具有自动恢复功能。
系统对强弱电进行了隔离，这样既避免两部分电路的相互影响，保证了弱电部分器件的安全，又达到了控制的效果。
主回路DC-AC变换器效率达到80%以上，负载电路输出电压失真度很小，不大于1%。
系统人机界面友好，稳定性高，安全可靠，并具有可实时监测并显示变换器效率、频率等功能。
关键字：SPWM MPPT 频率跟踪相位跟踪一、方案论证1、方案比较与选择1）DC-AC主回路拓扑鉴于此DC-AC逆变器为电压输出，故我们采用电压型逆变电路。
方案一：半桥式。
半桥式电路中每只开关管只需承受逆变器输入电压幅值大小的电压应力，电路简单，但其需要正负对称供电才能输出无直流偏置的信号。
方案二：全桥式。
两个半桥合并成即为全桥，全桥式电路的输出功率比半桥式大，且效率较半桥式电路高、谐波少，其输出对称性好，供电简单。
综上比较，全桥式电路输出谐波少，则输出端滤波较为容易，在工作频率不是很高的情况下，效率可以达到很高，所以我们选择方案二。
2）SPWM控制波实现方案方案一:模拟调制法。
用硬件电路产生正弦波和三角波，其中正弦波作为调制信号，三角波作为载波，两路信号经模拟比较器比较后输出SPWM波形。
方案二：数字采样法。
把正弦波波表及三角波波表存入存储器里，通过DDS 生成相应波形，再通过数字比较器产生所需要的波形。
方案一电路简单，响应速度快，但参数漂移大，集成度低，波形易受外界噪声干扰，设计不灵活，且需要很复杂的硬件来控制逆变器功率器件的死区。
但方案二可靠性高，可重复编程，响应快，精度高，控制简单，故选用方案二。
光伏并网发电模拟装置
光伏并网发电模拟装置介绍光伏并网发电模拟装置是一种可以模拟光伏发电系统并将其与电网进行互联的设备。
它可以用于教育培训、实验研究以及光伏系统性能测试等领域。
该文档将介绍光伏并网发电模拟装置的组成、工作原理以及使用方法。
组成光伏并网发电模拟装置由以下部分组成：1.光伏组件：模拟光伏发电系统的光伏组件，一般包括多个光伏电池片组成的光伏阵列。
2.逆变器：将光伏阵列输出的直流电转换为交流电，并确保与电网的电压频率和相位相匹配。
3.电网连接器：用于将逆变器的交流电连接到电网中，实现光伏发电系统与电网的互联。
4.控制器：用于控制光伏并网发电模拟装置的工作模式和输出功率。
5.传感器：用于监测光伏阵列的输入功率、电流、电压等参数，并反馈给控制器。
工作原理光伏并网发电模拟装置的工作原理如下：1.光伏阵列接收阳光辐射，光伏电池片将光能转化为直流电。
2.直流电经过逆变器进行电压和频率的转换，并输出交流电。
3.控制器接收来自传感器的参数反馈，根据设定的工作模式和输出功率要求，调节逆变器的工作方式，使其输出符合要求的交流电功率。
4.电网连接器将逆变器的输出连接到电网上，实现光伏发电系统与电网的并联。
5.光伏并网发电模拟装置将模拟光伏发电系统并联到电网上，实现了光伏发电的实时模拟。
使用方法以下是光伏并网发电模拟装置的使用方法：1.将光伏组件安装在光伏并网发电模拟装置上。
2.使用适当的工具将逆变器连接到光伏组件的输出端。
3.将逆变器的输入端与电源连接，确保逆变器正常工作。
4.将逆变器的输出端与电网连接器相连接。
5.使用控制器设置光伏并网发电模拟装置的工作模式和输出功率要求。
6.使用传感器监测光伏阵列的输入功率、电流、电压等参数，并确保其在安全范围内。
7.执行光伏并网发电模拟装置的启动程序，确保其能够正常工作。
8.在装置运行期间，及时监测光伏并网发电模拟装置的工作状态，并根据需要进行调整和维护。
总结光伏并网发电模拟装置是一种可以模拟光伏发电系统并将其与电网进行互联的设备。
光伏并网发电模拟装置设计
光伏并网发电模拟装置设计设计光伏并网发电模拟装置旨在模拟真实的光伏发电系统的运行情况，使用户能够通过该装置进行光伏发电系统的操作和维护实践，提高对光伏发电系统的了解和应用能力。
下面将从装置的组成部分、主要功能和使用方法三个方面对光伏并网发电模拟装置进行详细设计。
一、装置的组成部分光伏并网发电模拟装置主要由电源箱、光伏模拟电池板组、变流器以及光伏发电系统控制器等几个部分组成。
其中，电源箱提供电源供电，光伏模拟电池板组产生太阳能光伏电流，变流器将直流电转换为交流电，光伏发电系统控制器实现对各个部分的控制和监测。
1.电源箱：负责为整个模拟装置提供电源供电，并具备过载保护和短路保护等功能。
2.光伏模拟电池板组：由若干块光伏模拟电池板组成，光伏模拟电池板具备光伏电池特性，能够产生太阳能光伏电流，为发电模拟装置提供能量。
3.变流器：将光伏模拟电池板组产生的直流电转换为交流电，并输出给外部负载使用。
4.光伏发电系统控制器：用于监测光伏模拟电池板组的工作状态，实现对系统的控制，如输出电压、电流的调节、光伏电池板组的连接与断开等功能。
二、主要功能1.模拟光伏发电系统的工作状态：装置能够通过模拟电池板组产生光伏电流，模拟真实光伏发电系统的工作状态，包括光伏电池板的接收太阳能光照产生电流、电流的变化随外界环境的改变等。
2.进行光伏发电系统的操作实践：通过装置，用户可以对光伏发电系统进行操作和维护实践，如接线、参数调节、电流监测等。
3.提供对光伏发电系统的学习环境：装置的输出电流和电压可由控制器进行调节，提供不同工况下的电流和电压输出，使用户能够在实践过程中了解和理解光伏发电系统的工作原理、特性和各种参数。
三、使用方法1.将电源箱连接到交流电源上，开启电源箱的电源供电。
2.连接光伏模拟电池板组，并将其放置在适当的位置接受阳光照射。
3.连接光伏模拟电池板组的输出端到变流器的输入端。
4.连接变流器的输出端到外部负载。
5.打开光伏发电系统控制器，设置想要的输出电流和电压。
新能源发电综合实践光伏并网发电模拟装置
光伏并网发电模拟装置摘要本设计以dsPIC30F2010单片机为控制器，采用全桥DC/AC逆变电路和双极性SPWM 控制构建模拟光伏并网发电系统。
设计的系统绝大部分指标满足设计指标要求，不仅具有性能优良的模拟光伏电池的最大功率跟踪、数字锁频锁相功能，而且有低的输出电压THD，高的效率和可靠性，以及采用打嗝方式的欠压和过载保护和故障排除后自恢复功能。
关键词：太阳能，并网光伏发电系统,MPPT,数字锁相ABSTRACTA grid photovoltaic inverter was proposed and designed with MCU dsPIC30F2010, DC/AC power topology and SPWM control scheme. The inverter can almost meet the design specifications, and had not only good performance MPPT, phase lock，but also low THD,high efficiency and reliability. The hip protection scheme was adopted for undervoltage andover-current.Keywords:Solar energy，grid photovoltaic inverter, MPPT, digital phase lock一、方案论证与比较太阳能电池板价格昂贵，且光电转换效率低，因此并网型光伏发电系统的效率、最大功率跟踪MPPT、输出电压/电流的THD、锁频锁相等性能为关键核心指标。
根据设计任务要求，以上述指标为方案评估指标，论证系统关键的方案如下：1.1 光伏逆变器的SPWM控制波形产生方案评估方案一：用分立器件电路产生，主要由三角波发生器、正弦波发生器和比较器组成，但由于其电路复杂、灵活性差、调试困难等缺点，因此一般很少采用。
光伏并网发电模拟装置报告.
光伏并网发电模拟装置（A题）摘要：整个光伏发电逆变系统确定采用全桥作为逆变器的拓扑结构，通过比较选择单极性正弦脉宽调制作为逆变器的调制方式。
整个系统的硬件部分包括主电路、驱动电路、采样调理电路和保护电路，以及数字控制系统的硬件电路。
基于MSP430F5529平台的逆变器软件设计则包括最大频率跟踪的数字PI实现以及SPWM的数字生成和ADC的软件校正等。
最后的作品测试结果表明，逆变器的输出功率、系统效率、负载调整率等各项指标均满足要求，仅波形畸变率较大，系统具有优异的稳态性能但动态性能略差。
关键词：逆变器，正弦脉宽调制, 最大频率跟踪，光伏并网Abstract：The Photovoltaic Inverter System is developed with full-bridge topology. The hybrid SPWM modulation is chosen by comparing several classic modulation methods. The whole system consists of hardware designs such as main circuits, driver circuits, sample and signal conditioning circuits, protecting circuits and the software designs such as the realization of PI control strategy and the rectification of the ADC precision in MSP430F5529. Finally, the experiments on the system indicate that all the performance including the output power, the efficiency and load regulation of the experimental prototype proves to be qualified, only waveform distortion rate is too large. The PV inverter system has excellent steady-state characteristics but dynamic performance slightly worse.Key words：inverter, SPWM, MPPT, grid photovoltaic1方案论证与比较1.1 设计需求1.1.1 基本要求（1）具有最大功率点跟踪（MPPT ）功能：R S 和R L 在给定范围内变化时，使d S 12U U =，相对偏差的绝对值不大于1%。
光伏并网发电模拟装置
C2000参赛项目报告（命题组）题目：光伏并网发电模拟装置指导教师：李武华（讲师）基于DSP TMS320F28027的光伏并网发电模拟装置顾云杰禹红斌（浙江大学电气工程学院邮编310027）摘要：本装置采用TMS320F28027为控制核心，实现了模拟光伏并网系统的功能，具有最大功率追踪（MPPT），输出电压与给定参考电压频率、相位同步，欠压、过流保护，欠压保护的自动恢复等功能，且具有LCD屏幕显示，界面友好。
本装置主电路拓扑采用全桥逆变电路，采用倍频SPWM调制方式，MPPT采用恒定输入电压法实现，相位跟踪使用软件锁相实现。
本装置性能良好，其中MPPT 跟踪时输入电压相对偏差的绝对值小于0.7%，频率跟踪相对误差小于0.09%，相位跟踪误差2°左右，输出波形THD小于2%，欠压保护动作电压25.02V，过流保护动作电流1.50A，效率达84%以上。
关键词：C2000，光伏并网，倍频SPWM，MPPT，PLLGrid connected photovoltaic simulation system based on TMS320F28027Guyunjie,yuhongibin(College of Electrical Engineering, Zhejiang University)Abstract:This device uses TMS320F28027 as the control core. It realizes functions of MPPT, frequency and phase synchronization, under voltage and over current protection, under voltage recovery and so on. It displays its main information on the LCD screen, providing a good man-machine interface. The topology of the main circuit is full bridge inverter which is controlled by doubled frequency SPWM modulation. MPPT is realized with constant input voltage method. Phase tracking is realized with software PLL. The performance of this device is satisfying. The relative voltage error is less than 0.7% when doing MPPT. The relative frequency error is less than 0.09%. The phase error is approximately 2°. The THD of the output voltage is less than 2%. The action voltage of the under voltage protection is 25.02V. The action current of the over current protection is 15.0A. The efficiency of this device is over 84%.Keywords:C2000,Photovoltaic grid connected inverter, doubled frequency SPWM, MPPT, PLL1 引言TI公司的C2000系列微控制器既具有DSP的高速运算性能，也具有MCU的界面管理能力。
光伏并网发电模拟装置的设计
本科毕业论文题目：光伏并网发电模拟装置的设计学生： XXX专业：自动化专业年级： 2007级指导教师： XXX日期： XXX18日目录一、绪论 (1)二、理论分析与算 (2)（一）SPWM的产生 (2)（二）相位、频率的控制 (4)（三）滤波参数的计算 (6)三、方案选择 (7)（一）总体介绍 (7)（二）光伏电源模拟装置 (8)（三）逆变主电路选择 (8)（四）调制方式选择 (9)（五）MOSFET驱动电路方案 (10)（六）逆变电路的变频控制方案 (12)四、硬件设计 (14)（一）逆变主电路设计 (14)（二）驱动电路设计 (15)（三）ADC模块 (18)（四）保护电路设计 (18)（五）反馈电路设计 (19)（六）显示电路设计 (20)五、软件设计 (23)（一）程序总体框图 (23)（二）频率相位模块 (24)（三）保护模块 (24)致谢 (26)参考文献 (27)附录 (28)附录1原理图 (28)附录2产生SPWM (29)附录3实物 (36)光伏并网发电模拟装置的设计摘要：随着生态环境的日益恶化，人们逐渐认识到必须走可持续发展的道路。
太阳能作为一种巨量的可再生能源，是目前大量应用的化石能源的替代能源之一，是人类可利用的最直接的清洁能源之一，因此开发太阳能具有重大的战略意义。
光伏并网是太阳能利用的发展趋势。
在光伏并网系统中，并网逆变器是核心部分。
DC-AC使输出电压与电网电压同相位、同频率。
在逆变器设计部分，本文总结了通常采用的电路拓扑并比较了各自的优缺点，经过比较，决定采用全桥逆变和LC滤波的设计策略。
控制电路设计采用了STC89C52RC芯片，逆变电路采用单极性SPWM调制方式，驱动电路采用IR2110芯片，主电路采用全桥逆变，算法采用规则采样法。
由于STC89C52芯片计算速度较慢，不能实时在线计算出三角载波与正弦调制波自然交点的控制时刻。
所以，我们采用先计算出正弦信号波与三角载波在一个周期内的交点时刻，做成一个正弦时间表，从而得到控制功率管MOSFET开关时间点的方法。
基于SPCE061A光伏并网发电模拟装置设计
Ｄ — ｃ 电路 （ 心 电路 如 图 ３ 是 以 Ｋ ５ ５为控 制 核 心 。经 过单 ＣＤ 核 ） Ａ３２ 片机 控 制 ＤＡ提 供 一 个 参考 电压 ，与 输 出 电压 的反 馈 分 压进 行 比较 ， ／ 在 ３２ ５ ５内 部 的 电压 误 差 放 大 器产 生 一 个 高 或 低 电 平 ， 制 脉 宽 变化 ， 控 来 达 到 调 整 输 出 电压 的 变 化 ， 反复 调 整 后 使 输 出 达 到 所需 的值 。通 过 以 ３２ ５ ５为 核 心 的 Ｄ — Ｃ电 路 可 实 现 当 Ｒｓ Ｒ ＣＤ 和 Ｌ在 给 定 范 围 内变 化
０ 引言
期， 计算 量 低 ， 算 速度 快 。 计
方 案 二 ： 案 三 ： 率 跟 踪 方法 ， 通 过 硬 件或 软 件 完 成 。硬 件 频 方 频 可 目前 ， 统 化 石能 源 正 走 向枯 竭 ， 环 境 污 染 问题 也 日益 严 重 ， 传 且 新 率 跟 踪 可 以采 用 锁 相 环 ， 实 时 调 整 采 样周 期 ， 不 方 便 测 量 频 率 ， 能 但 对 能 源 和 可再 生 能 源 的利 用 已 经 成为 世 界 各 国 的眉 燃 之 急 。 阳 能作 为 太 于 采 样 间 隔 ， 件 不 能 控 制 ， 成 毫 秒 级 的 延 时 还 需 另 外 提 供 定 时 中 软 完 新 型 环保 能 源 ． 到 了世 界 的 亲 睐成 为 解 决 电 能 匮乏 的 新 途径 。 得 断 ． 方 便使 用 。 不 本 文 制 作 一 个光 伏 并 网 发 电模 拟 装 置 。 拟 光伏 电 池和 电 网电 压 模 方案 三 ： 于 快 速傅 立 叶 变 化 澍 量频 率 方 法 ， 然 精 度 高 ， 是 计 基 虽 但 的 正选 信 号 ， 最 大功 率 点 跟踪 ， 率 跟 踪 ， 入欠 压 和输 出过 流 等 功 算 量 太 大 ， 片 机 工作 速度 慢 。 对 频 输 单 能 进行 了全 面 的 理论 分 析 ， 大量 的方 针 和 实验 研 究 。 鉴 于本 设 计 单 片 机 以单 片 机 为 核 心 ， 求 计 算 量 低 、 算 速 度 快 、 要 运
光伏并网发电模拟装置控制原理
光伏并网发电模拟装置控制原理一、电源的最大输出功率如图1所示，若电源s U 的内阻为s R ，则电源的输出功率，即负载d R 的功率d P 为：()222d s d s dd s sd R R R U R RR U P +=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+= ()()()3232221d s d s s d s d d s s d d R R R R U R R R R R U R P +-=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+-+=∂∂ 当s d R R =，即s d U U 21=时，电源的输出功率达到最大。
二、单相全桥式SPWM 逆变输出电压与d U 的关系R LU S图2：并网发电模拟装置框图如图2所示，若SPWM 控制脉冲的占空比为：Nn m n D )5.0(2sin)(+=π，其中1<m 为调制率、N （2N为奇数）为SPWM 点数、)1(,,2,1,0-=N n 、控制周期为0T ，逆变输出电压的周期0NT T =，角频率02NT πω=。
由于0nT 时刻输出电压的基波电压值≈第n 个控制周期输出电压的平均值，即)5.0(sin )2()()2()(0001T nT m V U n D V U nT u sat d sat d o +-=-=ω。
其中V V sat 0.1≈为功率MOS 管的饱和电压。
由上式知改变调制比m ，可以改变输出电压1o u 的幅度。
三、最大输出功率控制方法当Ω==30L s R R 、V U U s d 3021==时，DC －AC 变换器的输入功率为30W ，若假设DC －UsRs RdUdId图1：电源的输出功率AC 变换器及隔离变压器的效率为80%，则隔离变压器输出电压为：rm s L L o V R P U 8.2630%8030=⨯⨯≈=，因此DC －AC 逆变器输出电压基波的有效值及相应的调制率为：rms o o V U U 4.13211≈=68.0221≈-=satd o V U U m当控制系统检测到s d U U 21>时，适当调大调制率m ，使输出电压o u 适当升高，则流过负载L R 的电流适当增大，从而导致光伏电池的输出电流d I 增大，最终光伏电池的端电压d U 下降。
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。
光伏并网发电模拟装置1
光伏并网发电模拟装置摘要：本系统利用全桥驱动电路、H桥DC-AC逆变电路以及LC滤波电路实现光伏装置的直流电到可以并入工频为50HZ电网的交流电，采用16 位单片机XE162以MPPT算法追踪实现电路的最大功率输出。
并根据电路采样结果，实现频率以及相位跟踪，避免干扰电网正常运行。
关键字：全桥驱动电路H桥DC-AC逆变LC滤波一、方案论证：1、DC-DC主拓扑论证：方案一：采用半桥DC-AC逆变电路。
电路原理简单，驱动以及主电路元件少，但电压利用率低。
方案二：采用全桥DC-AC逆变电路。
电路较为复杂，开关器件为半桥逆变电路两倍。
电压利用率高。
综上所述，由于此系统需要实现输出最大功率跟踪，需要输出电压较高。
因此我们采用全桥DC-AC逆变电路。
2、控制方案及实验方案：方案一：采用双极性正弦脉冲宽度调制技术，采用单片机产生SPWM 信号，经MOS 管全桥驱动，LC电路滤波实现逆变。
单片机控制简单，容易实现。
方案二：采用单极性倍频脉冲宽度调制技术，单片机产生四路驱动信号，控制复杂，硬件电路复杂。
输出谐波频率高，采用LC滤波时，相同滤波频率时电感电容小。
综上所述，我们采用IR2110驱动MOS管，使用单极倍频时需要四个，电路复杂，故采用双极性正弦脉冲宽度调制技术。
3、总体方案描述：图三总体方案流程图二、电路参数设计：1、主电路DC-AC拓扑如图：主电路为全桥驱动电路，DC-ACH桥逆变，以及LC滤波电路组合。
如图四所示：图四主电路拓扑图电路经H桥逆变，实现直流向交流的高性能转化。
驱动电路是整个控制的核心，驱动频率为20KHZ，考虑开关特性，以及经济、实用、可靠等原因，我们采用IR2110进行驱动。
电路最高电压为60V，电流最大为2A，因此选择耐压100V，安全电流33A 的IRF540型MOS管。
同时导通电阻仅为0.04Ω，可减小功率损耗。
电路为直流电向交流电转变，故采用LC电路实现直流电压向正弦电压的转变。
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 power simulatorAbstract: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。