光伏并网发电模拟装置.pdf

第30卷第i期云南师范大学学报Vo1．30No．1
2010年1月JournalofYunnanNormalUniversityJan．2010

光伏并网发电模拟装置

王维，和伟，李鑫，高廷丽，冯迅
(1．云南师范大学物理与电子信息学院，云南昆明650092；
2．云南师范大学计算机科学与信息技术学院，云南昆明650092)

摘要：系统采用HT1ll2单稳压纯正弦波逆变芯片，结合锁相环技术，选用SPCE061A凌阳单片机作
为辅助控制器，设计并制作了一个光伏并网发电模拟装置。通过自制基于正弦脉宽调制技术推动的逆
变电源系统，并采用数字电路实现大环路锁相，稳定输出频率及相位。本系统核心部分完全由硬件来实
现，单片机部分用来监控整个系统的工作状态及实现保护功能，模拟市电电网部分也由单片机来实现。
通过硬件和单片机之间的配合，实现了逆变电压输出，相位跟踪、频率锁定等技术，最终实现光伏并网发
电。通过键盘输入、液晶显示形成人机交互界面，系统操作简便快捷，功耗低，性价比高，环保可复用，实
现效果良好。
关键词：光伏并网，HT1112芯片，正弦脉宽调制，锁相环，开关电源，SPCE061A单片机
中图分类号：0441文献标识码：A文章编号：1007—9793(2010)01—0056～04

近几年国际上光伏发电快速发展，2008年全
球光伏市场增至5．5GW。虽然受金融危机影响，1理论分析与计算
但世界上各个国家的政策扶持力度却在逐年加
大。在“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程1．1MPPT的控制方法与参数计算
等国家项目及世界光伏市场的有力拉动下，中国为了使系统得到最大输出功率，必须始终让
光伏发电产业迅猛发展¨儿。提出了多种光伏发逆变电源的输入电压值始终保持在光伏电池电压
电的方法，系统方案不断改进，并取得了很好经济的一半；为了实现最大输出功率点的动态追踪，必
效益和社会效益儿。本系统采用HT1112单稳须时刻让逆变器的输入电压始终跟随光伏电池电
压纯正弦波逆变芯片，结合锁相环技术，选用压变化。在本系统中，采用单片机动态监测光伏
SPCE061A凌阳单片机作为辅助控制器，设计并电池电压，并做D／A变换来控制HT1112的12引
制作了一个光伏并网发电模拟装置。通过硬件和脚，以达到动态调节输出电压的目的，从而实现功
单片机之间的配合，实现了逆变电压输出，相位跟率点的动态追踪。
踪、频率锁定等技术，最终实现光伏并网发电。
1．2(锁相环)PLL

图1基本锁相环组成框图

Fig．1PLLnetwork

收稿日期：2009—10—22
基金项目：国家自然科学基金资助项目(50367001)；《信号与系统》校级精品课程建设项目
作者简介：王维(1987一)，女，云南省玉溪市人，主要从事电磁场方面研究．
通讯作者：和伟，博士，教授．
第1期王维，等：光伏并网发电模拟装置。57·

图1是锁相环的基本组成框图，它主要由参J1为开关管，L1为储能电感，C1为滤波电
考电压输入端，鉴相器(PD)、环路滤波器(LF)和容，D1为续流二极管。当开关管导通时，电感被
压控振荡器(VCO)组成。压控振荡器的输出U0充磁，电流线性增加，电能转换为磁能存储在电感
(t)接至相位比较器的一个输入控振荡器的输出中。设电感的初始电流为il1)，则流过电感的电
频率的高低由低通滤波器上建立起来的平均电压流与时间t：iLo=iLl+(Vi—Vo—Vs)t／L，Vs为
Uc(t)大小决定。施加于相位比较器另一个输入T的导通电压。
端的外部输入信号Ui(t)与来自压控振荡器的输当T关断时，Ll通过Dl续流，从而电感的电
出信号Uo(t)相比较，如果电压有偏差则输出流线性减小，设电感的初始电流为iLl，则流过电
个△V来调整VCO的输出频率，从而使输出频率感的t的关系：iLo=iLl一(Vo+vf)t／L，Vf为D1
和输入信号频率保持一致，最终达到相位锁定。的正向饱和电压。
在本系统设计中没有单纯的利用PLL来实现某
部分频率和相位的跟踪，而是把整个系统设计成一2电路与程序设计
个大的PIJL，最终实现整个系统的相位和频率跟踪。
1．3欠压保护和过流保护2．1电路设计
通过单片机对光伏电池输人电压进行实时监开关电源的效率比线性稳压电源高，而且效
控，如果发现输入电压跌落，让单片机产生一个低率不随输入电压的升高而降低，电源不需要大散
电平脉冲注入HT1112的第十一脚，让整个系统热器，体积较小，电路简单且效率满足要求。由于
停止工作，并通过液晶屏显示欠压保护警告。PJ34063芯片的电源电压范围宽(为3V一18V)，
通过单片机对逆变输出电流进行实时监控，如动态功耗小，因此，我们用其自制了降压型开关电
果发现输出电流瞬间大幅度增大，让单片机产生一源，电路图见