基于S3C2410的光伏并網發電模擬裝置

摘要：為了提高光伏并網發電模擬裝置的效率以及實用性，采用ARM嵌入式系統中的S3C2410控制芯片，并結合一定的軟件來控制整個系統，從而對系統的運行狀態和參數進行實時監控。采用75NF75功率管制作的單向全橋逆變電路實現了DC／AC的轉換和驅動電路。該電路不僅功耗小，輸出的信號波形也很接近正弦波，即失真度小，從而提高了系統的效率。
關鍵詞：最大功率跟蹤；同頻同相跟蹤；正弦脈沖調制；S2C2410

0 引言
太陽能作為一種巨大的可再生能源，可以很好地供人類開發和利用，因此太陽能光伏利用的技術在這種形式下進入了快速發展的階段。太陽能光伏發電時太陽能的轉換和利用方式的一種，即通過光伏電池將太陽輻射的能量直接轉化成電能，同時與儲能裝置、直流一交流轉換裝置以及測量裝置相配套構成光伏發電裝置。近年來，在國內外在此項技術上的發展非常迅速并取得了可觀的社會效益。本系統采用ARM嵌入式系統的S3C2410控制芯片，結合SPWM技術，設計并制作了一個光伏并網發電模擬裝置。通過硬件和軟件之間的配合，實現了逆變電壓輸出，最大功率、同頻同相的跟蹤，最終實現光伏并網發電。

1 系統總體設計
模擬光伏電池US經過DC／AC逆變器。其中SPWM波由S3C2410控制器產生，同時該控制器還通過調節SPWM波的占空比，實現最大功率點跟蹤(MPPT)功能。在隔離變壓器之前檢測輸出電壓的頻率和相位，使該電壓的頻率和相位與模擬電網信號Uref的頻率和相位一致。同時當電壓Ud低于設定電壓，電流I。高于設定電流時，軟件控制關斷SPWM波終止系統工作，來實現系統的欠壓過流保護。系統框圖如圖1所示。

2 理論分析與計算
2．1 MPPT的控制方法與參數
(1)MPPT的控制理論基礎。首先計算消耗在Rin上的功率：

式(1)兩端對Rin求導得：

可得，當Rs=Rin，即時，P可達最大值。其原理圖如圖2所示。

(2)MPPT的軟件實現。將采樣到的電壓輸入控制器中，經A／D轉換后，與單片機中所設定的初值相比較，調整PWM的占空比，使來實現最大功率的跟蹤。
(3)參數計算。本設計采樣點數取N=360，開關頻率fsw=50 Hz，則輸出周期T=20 ms，占空比的范圍為0～359。