基于S3C2410的光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置

摘要：為了提高光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置的效率以及實(shí)用性，采用ARM嵌入式系統(tǒng)中的S3C2410控制芯片，并結(jié)合一定的軟件來控制整個(gè)系統(tǒng)，從而對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。采用75NF75功率管制作的單向全橋逆變電路實(shí)現(xiàn)了DC／AC的轉(zhuǎn)換和驅(qū)動(dòng)電路。該電路不僅功耗小，輸出的信號(hào)波形也很接近正弦波，即失真度小，從而提高了系統(tǒng)的效率。
關(guān)鍵詞：最大功率跟蹤；同頻同相跟蹤；正弦脈沖調(diào)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(fā)和利用，因此太陽能光伏利用的技術(shù)在這種形式下進(jìn)入了快速發(fā)展的階段。太陽能光伏發(fā)電時(shí)太陽能的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化成電能，同時(shí)與儲(chǔ)能裝置、直流一交流轉(zhuǎn)換裝置以及測量裝置相配套構(gòu)成光伏發(fā)電裝置。近年來，在國內(nèi)外在此項(xiàng)技術(shù)上的發(fā)展非常迅速并取得了可觀的社會(huì)效益。本系統(tǒng)采用ARM嵌入式系統(tǒng)的S3C2410控制芯片，結(jié)合SPWM技術(shù)，設(shè)計(jì)并制作了一個(gè)光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置。通過硬件和軟件之間的配合，實(shí)現(xiàn)了逆變電壓輸出，最大功率、同頻同相的跟蹤，最終實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
模擬光伏電池US經(jīng)過DC／AC逆變器。其中SPWM波由S3C2410控制器產(chǎn)生，同時(shí)該控制器還通過調(diào)節(jié)SPWM波的占空比，實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)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(wǎng)信號(hào)Uref的頻率和相位一致。同時(shí)當(dāng)電壓Ud低于設(shè)定電壓，電流I。高于設(shè)定電流時(shí)，軟件控制關(guān)斷SPWM波終止系統(tǒng)工作，來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的欠壓過流保護(hù)。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

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

式(1)兩端對(duì)Rin求導(dǎo)得：

可得，當(dāng)Rs=Rin，即時(shí)，P可達(dá)最大值。其原理圖如圖2所示。

(2)MPPT的軟件實(shí)現(xiàn)。將采樣到的電壓輸入控制器中，經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換后，與單片機(jī)中所設(shè)定的初值相比較，調(diào)整PWM的占空比，使來實(shí)現(xiàn)最大功率的跟蹤。
(3)參數(shù)計(jì)算。本設(shè)計(jì)采樣點(diǎn)數(shù)取N=360，開關(guān)頻率fsw=50 Hz，則輸出周期T=20 ms，占空比的范圍為0～359。