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PIC16F877A的光伏并网发电装置设计

作者:时间:2012-02-21来源:网络收藏

摘要:系统以单片机为核心,由DC-AC逆变电路、LC滤波电路、工频变压隔离器及调理电路构成。系统具有最大功率点(MPPT)、频率相位跟踪功能;具有过流、欠压、过压等保护功能,当系统故障排除后还可自动恢复正常工作;具有LCD液晶显示,具备良好的人机交互能力。
关键词:DC-AC逆变;SPWM;频率相位跟踪;最大功率点跟踪

引言
新能源是21世纪世界经济发展中最具决定力的五大技术领域之一。太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的可再生能源,是满足未来全球电力需求的法宝。能源短缺、环境污染等问题的日益突出使太阳能电池备受青睐。当前太阳能光伏产业发展迅速,利用现代电能变换技术实行光伏逆变控制,具有很好的潜力。本文将单片机技术与SPWM技术相结合,了一种用软件产生SPWM波的方法。结合功率器件具有高速、大电流的特点,研制出光伏并网的逆变电源,通过改变调制深度(即采用不同的脉宽组)实现了良好的稳压控制。系统能够实现频率相位跟踪,具有过流、过压、短路保护(报警并停止输出SPWM波)等功能,自动稳压性能好,输出波形失真小,可为工业上实现光伏并网提供参考。
研究电能逆变技术不仅对提高能源利用率、减少污染具有巨大的作用,而且还能满足各种用电设备对不同电压、频率的需求。

1 系统任务
并制作一个光伏模拟,其结构框图如图1所示。用直流稳压电源Us和电阻Rs模拟光伏电池,Rs=30~36 Ω;UREF为模拟电网电压的正弦参考信号,频率fREF为45~55 Hz;T为工频隔离变压器,变比n2:n1=2:1,n3:n1=1:10,将UF作为输出电流的反馈信号;负载电阻RL=30~36Ω。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/177872.htm

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2 系统设计思路
2.1 系统框图及工作原理
图2为系统框图。系统以单片机为核心,由I/O口产生的SPWM信号控制DC-AC逆变电路,通过LC滤波器获得正弦波;经过工频变压器耦合分两路输出,一路作为输出电压供用户使用,另一路作为反馈信号,与外接基准信号比对,经调理电路,利用单片机的捕捉模块和外部中断实现相位和频率的跟踪;当改变外部基准电压频率时,输出的正弦波也随之改变;系统中还设有过流、欠压、过压等各种保护功能,保证系统安全可靠地工作。利用A/D模块采样电源电压和输入电压,通过调节调制度m,使Ud=Us/2,实现最大功率点跟踪;此外系统由LCD液晶实时显示电流、电压及频率。

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2.2 电压SPWM波的产生
正弦脉宽调制原理是建立在脉冲调制波的等面积设计的基础上,使每段矩形波的面积等于对应段正弦电压波的面积。采用对称规则采样法去逼近正弦波,从而可求得SPWM的导通时间:
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其中m1,为渊制率,N为SPWM载波周期数,载波周期为T0,则逆变输出调制电压的周期T=N·T0。由(1)式可知,改变调制比m,可改变SPWM的导通时间,即改变输出电压的幅度。
根据(1)式,利用PIC6F877A内含的16位定时器,可用软件算法结合I/O口实现相位相反的2路SPWM信号。

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