一、项目概述

1.1 项目摘要

系统以FPGA为控制核心，由MOSFET管全桥逆变电路以及其IR2110对其驱动、SPWM（正弦脉宽调制）波的生成、电压电流的检测、相位频率跟踪等模块组成。其中SPWM波由在FPGA内部由软件产生的三角波的正弦波经数字比较器比较产生。通过改变正弦波的幅值来调节调制比，调节SPWM波的占空比，从而调节电压来达到功率最大。采用MPPT算法对系统进行功率最大跟踪。此系统还实现系统的欠压和过流保护，同频同相控制。

1.2 项目背景/选题动机

随着当令能源的消耗日益剧增和传统能源的日趋减少，以及使用传统能源所带来的一系列相关问题逐渐增加，如环境污染、温室效应等诸多问题，对于开发新能源的需求越来越大。光伏并网是太阳能利用的发展趋势，光伏发电系统将主要用于调峰电站和屋顶光伏系统。在光伏并网系统中，并网逆变器是核心部分。DC-AC逆变环节主要使输出电流与电网电压同相位，同刚获得单位功率因数。

选题动机：目前作为基础设施的电力行业正在努力利用太阳能，为电力的发展注入新的生机与活力。光伏并网发电已经成为时代的潮流和制约太阳能应用的关键技术，本设计主要对光并网发电中的一些技术做了相关研究，本设计主要实现了模拟光伏电源由直流转换为单相交流电源的功能，具有最大功率点跟踪功能和频率相位跟踪功能，另外增加了相关的保护和显示功能。而且太阳能光伏发电市场受到各国政府的重视，国家扶持力度较大， 2011年7月30日中国首座利用太阳能发电的公安消防站投入使用，光伏发电具有较广泛的前景。

二、需求分析

2.1 功能要求

设计并制作一个光伏并网发电模拟装置，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，US=60V，RS=30Ω~36Ω；uREF为模拟电网电压的正弦参考信号，其峰峰值为2V，频率fREF为45Hz~55Hz；T为工频隔离变压器，变比为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=30Ω~36Ω。


（1）具有最大功率点跟踪（MPPT）功能：RS和RL在给定范围内变化时，使 ，相对偏差的绝对值不大于1%。

（2）具有频率跟踪功能：当fREF在给定范围内变化时，使uF的频率fF=fREF，相对偏差绝对值不大于1%。

（3）实现相位跟踪功能：当fREF在给定范围内变化以及加非阻性负载时，均能保证uF与uREF同相，相位偏差的绝对值≤5°。