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一、項目概述

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(qū)動、SPWM（正弦脈寬調(diào)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(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。通過改變正弦波的幅值來調(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(guān)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(wǎng)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(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(wǎng)發(fā)電已經(jīng)成為時代的潮流和制約太陽能應用的關(guān)鍵技術(shù)，本設計主要對光并網(wǎng)發(fā)電中的一些技術(shù)做了相關(guān)研究，本設計主要實現(xiàn)了模擬光伏電源由直流轉(zhuǎn)換為單相交流電源的功能，具有最大功率點跟蹤功能和頻率相位跟蹤功能，另外增加了相關(guān)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(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，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。


（1）具有最大功率點跟蹤（MPPT）功能：RS和RL在給定范圍內(nèi)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(nèi)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(nèi)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°。