太阳能光伏的系统总体设计与理论分析

太阳能光伏的系统总体设计与理论分析：太阳能作为一种巨大的可再生能源，可以很好地供人类开发和利用，因此太阳能光伏利用的技术在这种形式下进入了快速发展的阶段。太阳能光伏发电时太阳能的转换和利用方式的一种，即通过光伏电池将太阳辐射的能量直接转化成电能，同时与储能装置、直流一交流转换装置以及测量装置相配套构成光伏发电装置。系统采用ARM嵌入式系统的S3C2410控制芯片，结合SPWM技术，设计并制作了一个光伏并网发电模拟装置。通过硬件和软件之间的配合，实现了逆变电压输出，最大功率、同频同相的跟踪，最终实现光并网发电。

   系统总体设计：模拟光伏电池US经过DC／AC逆变器。其中SPWM波由S3C2410控制器产生，同时该控制器还通过调节SPWM波的占空比，实现最大功率点跟踪(MPPT)功能。在隔离变压器之前检测输出电压的频率和相位，使该电压的频率和相位与模拟电网信号Uref的频率和相位一致。同时当电压Ud低于设定电压，电流I。高于设定电流时，软件控制关断SPWM波终止系统工作，来实现系统的欠压过流保护。以下是理论分析：

   1. MPPT的控制方法与参数

   (1)MPPT的控制理论基础，首先计算消耗在Rin上的功率。

   (2)MPPT的软件实现。将采样到的电压输入控制器中，经A／D转换后，与单片机中所设定的初值相比较，调整PWM的占空比，使来实现最大功率的跟踪。

   (3)参数计算。设计采样点数取N=360，开关频率fsw=50 Hz，则输出周期T=20 ms，占空比的范围为0～359。

   2. 同频、同相的控制方法与参数计算

   (1)同频控制方法。系统将参考电压转换成方波，设置外部中断EINT3为上升沿触发，通过连续2次中断获得参考电压的频率值，并设置SPWM波的频率。把A／D口采集的电压值与最大额定功率的电压值比较。如果较小，就增大占空比系数；如果较大，就减小比例系数，从而调节SPWM波的占空比来实现增大或减小输出电压值，实现最大功率跟踪。为了使功率电路小型化，减小失真并保持较高的变换效率，该频率必须足够高，综合考虑为使性能达更好，采样点数取360个。

   (2)同相的控制方法。将反馈的电流值转换成电压值，经过过零比较器形成方波，单片机设为在电压上升沿出发，在反馈电压的上升沿触发外部中断，定时计数器开始计数；同样将参考电压经过过零比较器形成方波，在参考电压方波的上升沿停止计数，得到两电压相位差值，通过逐步调整差值，实现同相位跟踪。

   3. 提高效率的方法

   (1)选择驱动功耗低的开关元件，使用开关电路，舍弃线性电路，并使上升沿和下降沿尽可能陡，减少供电消耗，从而提高系统的效率。

   (2)增加采样点个数，产生较高开关频率，使场效应管快速导通、关断，减少功耗，从而提高系统的效率。

   (3)用控制器实现。现在许多控制器都具有产生SPWM波的功能，采用控制器可使电路简单可靠，而且还方便对系统的运行状态和参数进行监控、显示和处理，使整个系统的设计非常方便。采用SPWM技术控制正弦波的产生，输出波形失真度小，提高了电路的效率。

   4. 滤波参数计算

   开关频率：fsw，转折频率，当滤波器输出的谐波频率为转折频率的100倍时，谐波电压被衰减到原来的0．01％，更高的谐波电压可忽略不计。
本文来自      http://www.glspower.org/c1044.html