光伏并网发电模拟装置电源逆变器论文

光伏并网发电模拟装置摘要本作品采用AVRMEGA16单片机产生SPWM信号，控制逆变桥电路产生与电网同频、同相的电源信号的光伏并网发电模拟装置，实现了电路的欠压和过流保护、最大功率点跟踪和相频跟踪等功能。其主要由双极性SPWM信号生成、桥式逆变电路及其驱动和输出显示电路组成。其中双极性SPWM信号控制开关管的关断，再经过滤波电路产生正弦交流信号；逆变电路主回路采用功率开关管（MOSFET），其驱动电路采用了CMOS管直接控制；电压检测电路实现最大功率点跟随；逆变拓扑电路提高了DCAC的变换效率；并且能利用单片机实现过流、欠压报警及保护和输出显示等其他控制功能。本作品性能优越、效率高等优点。关键词桥式逆变；SPWM；AVR单片机；相频跟踪1一、方案论证1DCAC逆变电路方案G7053G7708G980G726采用G2334桥逆变电路，G2419G10714G3282G3926G32821。其电路G12628单，G1363用G3132G1226G4581，开关G17751G4581。G1306G7171G7389直G17902G19394G20076，G2499G19764性G1314。G7053G7708G1120G726采用G1852桥逆变电路。G2419G10714G3282G3926G3282G21。G6984G1022电路G4493G7143G17810G2052大功率，且G6451G13803G1314、效率高、G5049作频率高、驱动G4493G7143、G2499G19764性大大提高，G6117G1216G17885用G7053G7708G1120。A1A2A4A0A3A5A6A7A1A1A10A11A0A3A5A6A7A12MOSFET驱动电路方案G7053G7708G980G726采用MOSG41G40G55G7641极驱动控制G999用G19610成电路G14467片G44RG2111G19。G16825G14467片G1038G27G5353G14062G4565装，G2499驱动同桥G14230的G1016G1022MOSG41G40G55，G1881G18108G14270G1042G5049作，G1813G16780G33246G19G19V电压G991直接G5049作，G7641极驱动电压G14551G3272G4497（1G19A8G21G19V）G15G7057G4506G10317G17935G17765输G1849，输G1849电G5191与G55G55G47及COMS电G5191G1872G4493，G8527G2318G7114G19400G1881置，输G1849、输出同相，G1314G17805输出G8527G2318G7114G19400G16855G6984G2530与输G1849G2465相，最高G2499G17810G23G19G46G43G61。G7053G7708G1120G726利用G2010G12447G1815G1226驱动MOSG41G40G55。直接用MOS管驱动功率MOSG41G40G55，他G1216G2499G1209G1861用G980组电源，G7641极电压G4579G11221G19VG7114，功率MOSG41G40G55G4570G3800G1122电G19471G2318，G993G19668要G3818接电G19471，电路G19762G5132G12628单。G8616G17751G990G17860G1016G12193G7053G7708，G7053G7708G980采用了MOSG41G40G55G999用的G19610成电路，G2499G1209G16840性能极其优越，G1306由G1122经G20576G993G17287，G6117G1216G8821能G6238G20056G1820G16786G16757的G44RG2111G19驱动电路G16855G16809成功。G13783G15397G7053G7708G1120电路G12628单，G7143G1122实现控制，G6117G1216最G13468采用了G7053G7708G1120。3逆变电路的变频控制方案本G16786G16757采用了双极性SPWMG6228G7427G7481实现正弦波变频控制。实现SPWMG7389G1209G991G1016G1022G7053G7708G726G7053G7708G980G726采用G16280G2029采G7691法。G16280G2029采G7691法G980般采G7691三角波作G1038载波。其G2419G10714就G7171用三角波对正弦波进行采G7691得G2052阶梯波形，再G1209阶梯波与三角波的交点G7114刻控制开关G3132G1226的G17902断，从而实现SPWM法。G7053G7708G1120G726采用G14270然采G7691法。G1209正弦波G1038G16855制波，等腰三角波G1038载波进行G8616G17751，G3324G1016G1022波形的G14270然交点G7114刻控制开关G3132G1226的G17902断，这就G7171G14270然采G7691法。由G1122G7053G7708G1120的G16757算G8616G17751繁琐，难G1122实现G3324控制中的G3324线G16757算，所G1209本G16786G16757采用G7053G7708G980，用数学软G1226MAG55G47AB生成正弦表（正弦信号采G7691表），存储G3324单片机中作G1038G16855制信号。4单片机的选择方案2G7053G7708G980G726采用51单片机。采用51单片机和SPWMG14467片组合实现控制功能。G7053G7708G1120G726采用AG55MEGA单片机。此单片机具G738916G46B的系统G1881G2499编程G41G47ASG43的G27位AVR微控制G3132，具G7389高效能、G1314功G13803的G27位微G3800G10714G3132、G1820进的RG44SC机构和具G7389SPWM功能的G27位定G7114G3132/G16757数G3132G19综合G8616G17751G1209G990G1016G1022G7053G7708，G7053G7708G980的实用性差，成本高，而G7053G7708G1120G1363用的单片机功能强大、G19610成度高，实现功能G7143满G17287G20076目要求，G6117G1216认G1038G7053G7708G1120最佳。系统总体G7053G7708框G3282G3926G991G726A1A12A13A9A14A15A1二、理论分析与计算1MPPT控制方法的计算（软件实现）电路模型G2499G1209等效G1038G3282G23所示G726要G1363得输出端子得G2052最大功率，G2029G19668要G19471抗匹配，当SR和等效G19471抗EQR相等G7114输出功率最大，根据G20076目，G2029G7389G10714论G16757算G726SDDDSUUUPRA16A17A18A19A20A21当/2DSUUG7114G2499G1209取得最大功率。G1038了G1363得DU电压等G11223G19V，G6117G1216采用了电压实G7114采G7691监控电路，对采G7691值送G1849单片机A/DG2530再和单片机存储的G10714论值进行G8616G17751，G3926果G993等，G2029修改占空G8616G1363功率DPG17810G2052最大值，这些控制均G2499由软G1226G7481实现。2同频同相控制方法31同频的控制（软G1226实现）G726G6117G1216G5353G1849载波频率（开关频率）G1038SWF，输出正弦信号的频率G1038OUTF，做SPWM的G16855制信号频率G1038RF，G3324G16855制信号的G980G1022周期G1881采G7691点数G1038N，G2029G7389关系G726/SWRNFF，G1122G7171G7389G726/RSWFFNG15所G1209要对输出频率控制，那么只要G17885择合适的SWF和合适的N，G1363得OUTFRF即G2499。此G7114G3324采G7691NG1022点G2530G2499G1209G16757算出生成正弦表的误差率RG7261002360SINNRG21同相控制（软G1226实现）G726硬G1226电路采G19610输出电流，转换成电压FUG15再G17902过过零G8616G17751G1363之产生G7053波；同G7114也G4570采G19610的参G13783电压信号REFUG17902过过零G8616G17751。首G1820采G19610REFU过零生成的G7053波G990升沿，再G12447刻采G19610FU过零生成的G7053波的高G1314电G5191，若正好G7171G990升沿，那么就开启G16757数G3132，直G2052采G19610G2052G991G980G1022FU过零生成的G7053波G990升沿G7114就停止G16757数，这G7114，算出G1016G7053波的相位差，再G17902过差值G7481产生修正值，G1209G16855G6984相位，最G13468G17810G2052G1120者同相。（详见程序流程G3282）3提高效率的方法分析1G17885择好的拓扑G726G980G1022好的拓扑G2499G1209G7389效地降G1314电路的G6451G13803，提高输出效率。G6117G1216采用的G7171G5049频变压G3132升压型拓扑，效率G17902G5132G2499G178109G19G1209G990，G2499G19764性也很高。G21提高开关频率G726让开关管的导G17902角减G4579G2499G1209让开关G3800G1122高速开G17902、关断状态，这G7691，功率开关管的G6451G13803就会大大减G4579，而G6984G1022逆变电源G6451G13803主要G3324功率开关管G18108G2010，这G18108G2010G6451G13803减G4579G2530效率G4570会得G2052G980定的提高。4滤波器参数的计算G1861模滤波G3132参数G16757算G726G16786G16757G3324输出级的G1861模滤波G3132G2499G1209抑制串G6732、G1861模G5190G6212，具体G16786G16757G3926G991G726G3252G1038输出AC频率G3324G235A2255G43G61，取输出频率G10385G19G43G61，G3324这G1022频率G7114G3324开关频率SWFG3800G19668要的G15940减G2010G17137数G1038TTA，G1122G7171G1861模滤波G3132的转G6252频率G2499G1209用G991式G16757算G7264010TTACSWFFG16786线G13530G19471抗G1038RA23，由G1122认G16789机构用G47G44SN进行A24A25A26A27A28A29A30A31测G16809G7114，所用线路G19471抗G10385G19，G6937G17902G5132取50LR。G2460G19471G4624系数G993G4579G1122G19G26G19G26G7171G8616G17751合适的，这G7691G3324转G6252频率G3800只G73893G71B的G15940减G18339，就G993会G3252G19675G14645产生G3134G3780。G1122G7171G2499G1209G16757算出G1861模电G5875G47的值和G256G60G257型G17842接的电G4493C的值。G1861模电G5875G47G726LCRLFPIG60型电G4493CG7264212CCFLPI三、电路与程序设计1逆变电路分析与设计（1）DCAC主回路与MOSG41G40G55的驱动电路电路G3282G3926G3282G26所示。G3282中M5和M6组成逆变电路开关管的驱动电路，单片机产生的SPWM信号G17902过M5和M6控制开关管的开断，实现输出G10385G19G43G61的正弦G16855制波。（G21）检测电路的G16786G16757检测电路G2010G1038输G1849电压DU、电流DI和输出电流OUTI检测电路。A32A33A34A35A36A37A35A38A39A40A41A42A43A44A45A46A32A47A48A49A45A50A51A52A45A46A32A53A48A49A54A45A55A51A52A45A46G3282G27电压检测电路G4570测得的数值送G1849单片机，实现了输G1849电压DU的监测和欠压保护功能。具体G16757算G1856式G1038G726D212021URRRU。G32829输G1849端电流检测电路G4570测得的数值送单片机，单片机G4570G4439与测得的输G1849电压相G1068，G7481G14731得输G1849功率DP，进而求得逆变电路的效率。G3252G1038采G7691的G7171交流电压，G6937G19668要G2164G980G1314G17902滤波G3132，G1209减G4579换流G13453波和G40MG44G5445G2721，滤波G3132的G1268输G2001数G1038G7261032229222918101SRSCRRRRRRH5A32A56A57A48A58A54A45A55A51A52A45A46G32821G19输出端电流检测电路测得的电流实现G1016G1022功能G726G980G1022G7171G990G2334G18108G2010的过流保护电路，G4439G4570电流信号送G1849单片机，G7481实现过流保护功能；G980G1022G7171G991G2334G18108G2010的过零G8616G17751电路，G4439G4570G8616G17751G2530的信号送G1849单片机，G1209实现输出正弦波的相位跟踪。2软件设计实现同频、同相位跟踪子程序流程G3282A59A60A61/1REFFA32A56A56A62A63A64A65A55A66A32A32A56A67A68A69A64A65A55A66A326四、测试方案与测试结果1测试仪器及型号信号发生G3132G726G41G42161G26信号发生G3132示波G3132G726G55DS1G19G19G21示波G3132G987用表G726VCG279G19CG14G98