光伏并网发电模拟系统.pdf

2010年4月枣庄学院学报Apr.2010
第27卷第2期JOURNALOFZAOZHUANGUNIVERSITYVol.27NO.2

光伏并网发电模拟系统
杨中国

(枣庄学院物理与电子工程系,山东枣庄277160)

[摘要]此光伏并网发电模拟系统采用MSP430F449为核心控制芯片,采用全桥逆变电路作为DC-AC的核心电路,
通过控制BUCK电路实现MPPT最大功率点跟踪,单片机发送PWM信号控制逆变电路产生正负交替的工频交流信
号.逆变电源具备各种保护功能,如输入直流极性接反保护,交流输出短路保护、过热、电流电压过载保护等.利用逻辑
器件输出的pwm波形控制逆变电路,输出含有较多的谐波分量,因此要加滤波输出正弦波电流.

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[关键词]MSP430F449;PWM;逆变电路;光伏并网
[中图分类号]TP23[文献标识码]A[文章编号]1004-7077(2010)02-0088-05

0引言

光伏并网发电技术是新能源领域最近十多年发展起来的一个重要方向,它将光伏发
电系统直接与电网相连,省掉了体积大,易损耗的蓄电池;在城市中安装,光伏阵列可以
实现与建筑的一体化,节省安装成本;分散发电,就地使用,避免了输配电损失,减少了温
室气体的排放.因此,太阳能光伏发电技术得到了持续的发展,分布式光伏并网发电已经
成为太阳能利用的主要方式之一.
对于光伏发电系统而言,其中最主要的问题是如何提高系统的发电效率以及整个系
统的工作稳定性.因此如何使光伏并网发电控制系统具有简单的结构,较高的效率和稳
定性,成为系统设计的关键.控制时既要考虑跟踪太阳能电池最大功率点,也要同时保证
对电网输出电流符合电网要求.

1系统总体设计

图1系统结构图
Fig.1structureofsystem

3[收稿日期]2009-09-05
[作者简介]杨中国(1980-),男,山东临沂人,枣庄学院物理与电子工程系助教,工学硕士,主要从事智能检测和自动控制系统方
面的研究.
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杨中国光伏并网发电模拟系统

系统设计以MSP430F449单片机为核心,控制电压、电流检测以及各部分驱动电路,

用直流稳压电源US和电阻RS模拟光伏电池,产生直流电压,通过单片机产生按正弦规律
变化的PWM信号,PWM信号驱动全桥逆变电路实现由直流到交流的逆变,逆变后经过
滤波输出正弦交流电.通过单片机控制引入参考电压,经过精密整流及过零检测电路实
现输出电压与电网电压同相位.MSP430F449采用16位RISC结构,具有丰富的片内外设
和大容量的片内工作寄存器和存储器,它具有较强的运算能力,超低的功耗:能够在1.
8V～3.6V的电压下工作;具有工作模式(AM)和5种低功耗模式(LPM).在低功耗模式
下,CPU可以被中断唤醒,响应时间小于6ps.还有丰富的片上外设,决定了430系列单片
机的性价比是非常高的.系统结构如图1所示.
单片机电路保证MSP430F449工作在8Mhz时钟频率下,完成PWM脉冲发送,经光
电隔离驱动逆变输出电路.分别由时钟电路、复位电路和LCD显示电路组成.逆变的具
体方法是通过单片机产生2路按正弦规律进行变化的PWM信号,PWM信号驱动逆变电
路,从而实现直流电到正弦交流电的逆变.使用MSP430F449作为逆变控制器,不仅可使
硬件电路大大简化,而且提高了灵活性和可靠性.并且该芯片价格便宜,编程方便,故本
系统选用此方案.

2系统硬件设计

图2硬件原理图
Fig.2Hardwarestructure

2.1DC-AC逆变主电路的的设计
正弦波输出的逆变器控制集成电路,正弦波输出的逆变器,其控制电路可采用微处
理器控制,如杭州利尔达生产的MSP430系列单片机,以及DSP等,这些微处理器都具有
多路PWM发生器,并可设定上、上桥臂之间的死区.随着微电子技术的发展,正弦波输出
的逆变技术已经成熟.
2.2逆变电源主电路功率器件的选择
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枣庄学院学报2010年第2期

逆变电源的主功率元件的选择至关重要,目前使用较多的功率元件有达林顿功率晶
体管(BJT),功率场效应管(MOSFET),绝缘栅晶体管(BT)和可关断晶闸管(GTO)等,在
小容量低压系统中使用较多的器件为MOSFET,因为MOSFET具有较低的通态压降和较
高的开关