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。
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。 方案二:采用专用集成 SPWM 芯片,产生 SPWM 信号,通过全桥驱动,实 现逆变。 方案三:采用软件产生 SPWM 信号,经 MOS 管全桥功率驱动,实现逆变。 方案比较:方案一模块明确,分立元件成本低。方案二电路简单,易于控制。 方案三硬件少,功耗小,容易实现闭环控制和改善系统性能。 综合考虑成本及效率问题,本系统选用方案三,单片机采用 MSP430F1611, 软件内实现正弦脉宽调制。根据脉宽调制原理,软件计数产生高频三角波,与慢 变的正弦波数据进行比较,当计数值大于正弦波数值时,输出高电平,当计数值 小于正弦波数值时,输出低电平。这样输出脉冲宽度反映了正弦波的幅度变化。 该信号通过外围浮栅驱动器 IR2010驱动 MOS 管 IRFB23N15D全桥,实现功率 放大,由低通滤波器滤出功率正弦波,即完成了 DC-AC 逆变。
系统总体框图如图 1-1 所示。
理论分析与计算
图 1-1 系统总体框图
1.MPPT 的控制方法与参数计算 由电路知识知,输出最大功率时有 Rs=RL,此时 Ud=30V,因此只要监视 Ud, 通过调整,使其始终保持在 30V,便完成了最大功率跟踪。 由 A/D 采样输入电压 Ud,与最大功率点(30V)进行比较,采用 PI 算法 进行调节。当 Ud大于 30V时,减小 SPWM 调制频率的幅度,当 Ud 小于 30V时增大 SPWM 调制频率的幅度,从而使得DCAC逆变功率为最大功率点。 2.同频同相的控制方法与参数计算 1)频率跟踪 首先通过硬件将正弦波整形为矩形波送往单片机,单片机根据矩形波电平 进行计数,计数值反应频率信息,因此根据计数值改变 SPWM 步长,便可实现 频率跟踪。
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