光伏并网发电模拟装置
摘要
光伏并网发电系统是光伏系统发展的趋势，根据光伏并网发电系统的特点，设计能实现最大功率跟踪、带欠压过流保护、且在故障排除后能自动恢复正常态的输出电压失真度非常小的光伏并网逆变器。
本系统采用单相全桥逆变法、双极性SPWM调制方式。由处理器DA输出频率、幅度和相位可控的正弦波，然后和8038产生的10KHz三角波通过比较器，产生可控的SPWM波。通过对输出正弦波的控制和工频隔离变压器反馈绕组反馈回来的正弦信号，进行比较实现频率跟踪 、相位跟踪，最终实现并网。控制输出电压幅值改变输出电流，从而动态调整输入Ud=1/2Us，实现(最大功率点跟踪)MPPT。处理器采用LPC2132，通过比较完整的测试，在完成基本功能的情况下，还增加了部分发挥功能。较好的实现了与模拟电网几乎完全同频同相的正弦电压输出。
关键字：并网逆变器、双极性SPWM、正弦幅度调压、MPPT
一、 方案论证
1.1 DC-AC方案的比较选择
方案一：推挽式逆变法
图一是单相推挽式逆变器的拓朴结构，该电路由两只共负极的功率开关
图一 推挽电路拓扑结构
元件和一个初级带有中心抽头的升压变压器组成，若交流负载为纯阻性负载，当t1≤t≤t2 时VT1 功率管加上栅极驱动信号Ug1，VT1 导通，VT2 截止，变压器输出端感应出正电压；当t3≤t≤t4 时，VT2 功率管加上栅极驱动信号Ug2，VT2 导通，VT1 截止，变压器输出端感应出负电压。
推挽式方波逆变器的电路拓朴结构简单，两个功率管可共地驱动，但功率管承受开关电压为 2 倍的直流电压，因此适合应用于直流母线电压较低的场合。另外，变压器的利用率较低，驱动感性负载困难。
方案二：半桥式逆变法
半桥式逆变电路的拓朴结构如图二所示，两只串联电容的中点作为参考点，
图二 半桥电路拓朴结构
当开关元件 VT1 导通时，电容 C1 上的能量释放到负载 RL 上，而当 VT2导通时，电容C2 上的能量释放到负载 RL 上，VT1 和 VT2 轮流导通时在负载两端获得了交流电能，半桥逆变电路在功率开关元件不导通时承受直流电源电压 Ud，由于电容 C1 和 C2 两端的电压均为 Ud/2（假设 C1=C2），因此功率元件 VT1 和 VT2 承受的电流为 2Id。实质上单相半桥电路和前一节讨论的单相推挽电路在电路结构上是对偶的。
半桥型逆变电路结构简单，由于两只串联电容的作用，不会产生磁偏或直流分量，非常适合后级带动变压器负载，当该电路工作在工频（50 或者 60HZ）时，电容必须选取较大的容量，使电路的成本上升，因此该电路主要用于高频逆变场合。
方案三：单相全桥逆变法
单相全桥逆变电路也称“H 桥”电路，其电路拓朴结构如图三所示：
图三 单相全桥电路拓朴结构
由两个半桥电路组成，以 180º方波为例说明单相全桥电路的工作原理，功率开关元件Q1与Q4互补，Q2与Q3互补，当Q1与Q3同时导通时，负载电压 U0=+Ud；当Q2与Q4同时悼通时，负载两端 U0=-Ud，Q1Q3和Q2Q4 轮流导通，负载两端就得到交流电能。
总之，半桥逆变器具有比推挽变换器工作电压低的优点，但由于一个桥臂由电容构成，这就决定了它的输出功率不会很大；在要求输出功率较大的场合，一587