光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置.pdf

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1、第30卷第i期云南師范大學(xué)學(xué)報(bào)Vo1．30No．12010年1月JournalofYunnanNormalUniversityJan．2010光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置王維，和偉，李鑫，高廷麗，馮迅(1．云南師范大學(xué)物理與電子信息學(xué)院，云南昆明650092；2．云南師范大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院，云南昆明650092)摘要：系統(tǒng)采用HT1ll2單穩(wěn)壓純正弦波逆變芯片，結(jié)合鎖相環(huán)技術(shù)，選用SPCE061A凌陽單片機(jī)作為輔助控制器，設(shè)計(jì)并制作了一個(gè)光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置。通過自制基于正弦脈寬調(diào)制技術(shù)推動(dòng)的逆變電源系統(tǒng)，并采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)大環(huán)路鎖相，穩(wěn)定輸出頻率及相位。本系統(tǒng)核心部

2、分完全由硬件來實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)部分用來監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)及實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能，模擬市電電網(wǎng)部分也由單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。通過硬件和單片機(jī)之間的配合，實(shí)現(xiàn)了逆變電壓輸出，相位跟蹤、頻率鎖定等技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電。通過鍵盤輸入、液晶顯示形成人機(jī)交互界面，系統(tǒng)操作簡便快捷，功耗低，性價(jià)比高，環(huán)?？蓮?fù)用，實(shí)現(xiàn)效果良好。關(guān)鍵詞：光伏并網(wǎng)，HT1112芯片，正弦脈寬調(diào)制，鎖相環(huán)，開關(guān)電源，SPCE061A單片機(jī)中圖分類號(hào)：0441文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007—9793(2010)01—0056～04近幾年國際上光伏發(fā)電快速發(fā)展，2008年全球光伏市場增至5．5GW。雖然受金融危機(jī)影響，

3、1理論分析與計(jì)算但世界上各個(gè)國家的政策扶持力度卻在逐年加大。在“光明工程”先導(dǎo)項(xiàng)目和“送電到鄉(xiāng)”工程1．1MPPT的控制方法與參數(shù)計(jì)算等國家項(xiàng)目及世界光伏市場的有力拉動(dòng)下，中國為了使系統(tǒng)得到最大輸出功率，必須始終讓光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展¨兒。提出了多種光伏發(fā)逆變電源的輸入電壓值始終保持在光伏電池電壓電的方法，系統(tǒng)方案不斷改進(jìn)，并取得了很好經(jīng)濟(jì)的一半；為了實(shí)現(xiàn)最大輸出功率點(diǎn)的動(dòng)態(tài)追蹤，必效益和社會(huì)效益兒。本系統(tǒng)采用HT1112單穩(wěn)須時(shí)刻讓逆變器的輸入電壓始終跟隨光伏電池電壓純正弦波逆變芯片，結(jié)合鎖相環(huán)技術(shù)，選用壓變化。在本系統(tǒng)中，采用單片機(jī)動(dòng)態(tài)監(jiān)測光伏SPCE061A凌陽單

4、片機(jī)作為輔助控制器，設(shè)計(jì)并電池電壓，并做D／A變換來控制HT1112的12引制作了一個(gè)光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置。通過硬件和腳，以達(dá)到動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)輸出電壓的目的，從而實(shí)現(xiàn)功單片機(jī)之間的配合，實(shí)現(xiàn)了逆變電壓輸出，相位跟率點(diǎn)的動(dòng)態(tài)追蹤。蹤、頻率鎖定等技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電。1．2(鎖相環(huán))PLL圖1基本鎖相環(huán)組成框圖Fig．1PLLnetwork收稿日期：2009—10—22基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50367001)；《信號(hào)與系統(tǒng)》校級(jí)精品課程建設(shè)項(xiàng)目作者簡介：王維(1987一)，女，云南省玉溪市人，主要從事電磁場方面研究．通訊作者：和偉，博士，教授．第1期王維，等：

5、光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置。57·圖1是鎖相環(huán)的基本組成框圖，它主要由參J1為開關(guān)管，L1為儲(chǔ)能電感，C1為濾波電考電壓輸入端，鑒相器(PD)、環(huán)路濾波器(LF)和容，D1為續(xù)流二極管。當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電感被壓控振蕩器(VCO)組成。壓控振蕩器的輸出U0充磁，電流線性增加，電能轉(zhuǎn)換為磁能存儲(chǔ)在電感(t)接至相位比較器的一個(gè)輸入控振蕩器的輸出中。設(shè)電感的初始電流為il1)，則流過電感的電頻率的高低由低通濾波器上建立起來的平均電壓流與時(shí)間t：iLo=iLl+(Vi—Vo—Vs)t／L，Vs為Uc(t)大小決定。施加于相位比較器另一個(gè)輸入T的導(dǎo)通電壓。端的外部輸入信號(hào)Ui(t)與來

6、自壓控振蕩器的輸當(dāng)T關(guān)斷時(shí)，Ll通過Dl續(xù)流，從而電感的電出信號(hào)Uo(t)相比較，如果電壓有偏差則輸出流線性減小，設(shè)電感的初始電流為iLl，則流過電個(gè)△V來調(diào)整VCO的輸出頻率，從而使輸出頻率感的t的關(guān)系：iLo=iLl一(Vo+vf)t／L，Vf為D1和輸入信號(hào)頻率保持一致，最終達(dá)到相位鎖定。的正向飽和電壓。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中沒有單純的利用PLL來實(shí)現(xiàn)某部分頻率和相位的跟蹤，而是把整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成一2電路與程序設(shè)計(jì)個(gè)大的PIJL，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的相位和頻率跟蹤。1．3欠壓保護(hù)和過流保護(hù)2．1電路設(shè)計(jì)通過單片機(jī)對(duì)光伏電池輸人電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)開關(guān)電源的效率比線性穩(wěn)壓電源高，而且

7、效控，如果發(fā)現(xiàn)輸入電壓跌落，讓單片機(jī)產(chǎn)生一個(gè)低率不隨輸入電壓的升高而降低，電源不需要大散電平脈沖注入HT1112的第十一腳，讓整個(gè)系統(tǒng)熱器，體積較小，電路簡單且效率滿足要求。由于停止工作，并通過液晶屏顯示欠壓保護(hù)警告。PJ34063芯片的電源電壓范圍寬(為3V一18V)，通過單片機(jī)對(duì)逆變輸出電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如動(dòng)態(tài)功耗小，因此，我們用其自制了降壓型開關(guān)電果發(fā)現(xiàn)輸出電流瞬間大幅度增大，讓單片機(jī)產(chǎn)生一源，電路圖見圖3．個(gè)低電平脈沖注入HT1112的第十一腳，讓整個(gè)系統(tǒng)停止工作，并通過液晶屏顯示輸出端過流保護(hù)警告。1．4提高效率的方法逆變電源實(shí)