風(fēng)光逆變并網(wǎng)系統設計與實(shí)現

　　該系統的MCU選擇的MSP430，MSP430系列是TI公司推出的超低功耗16單片機，性?xún)r(jià)比高，功能強，運行的速度快，其工作電流不到1mA，而且其具有多種低功耗模式。該方案選用了MSP430F2618作為主控芯片，監測輸入電流、電壓，過(guò)流、欠壓時(shí)保護和故障排除后恢復;采樣輸出電壓和電壓跟蹤最大功率;顯示當前系統狀態(tài)和輸出的相關(guān)數據。

　　3.1 最大功率追蹤算法

　　最大功率點(diǎn)跟蹤算法根據判斷原理和實(shí)現方法，大概可以歸納為六種：恒定電壓及其改進(jìn)算法、恒定電流及其改進(jìn)算法、擾動(dòng)觀(guān)察法、增量電導法、模糊邏輯控制算法及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )控制算法。

　　擾動(dòng)觀(guān)察法是一種較為簡(jiǎn)單實(shí)用且容易實(shí)現的方法，其思想是通過(guò)周期性的給電源的輸出電壓加擾動(dòng)△V，測得電源的輸出電流和電壓，比較該采樣時(shí)刻的輸出功率P(t)與前一采樣時(shí)刻輸出功率P(t-1)的大小;如果P(t)>P(t-1)，則在下一周期以同樣方向加擾動(dòng)，否則改變擾動(dòng)的方向，這樣逐步逼近最大功率點(diǎn)。但跟蹤步長(cháng)的設定無(wú)法兼顧跟蹤精度和響應速度，在最大功率點(diǎn)附近振蕩運行，會(huì )導致一定功率損失。

　　3.2 基于FPGA的相位追蹤

　　該系統中產(chǎn)生的SPWM信號的正弦基波信號是FPGA內部的地址每次累加1位，然后查詢(xún)FPGA內存儲了正弦表的ROM，現將外部參考正弦信號和本系統自已產(chǎn)生的正弦波形通過(guò)比較器整形后的信號都輸入FPGA，通過(guò)FPGA內部的異或門(mén)后得到的新信號，新信號為高表明兩路信號依然存在相位差，這時(shí)FPGA內部的地址累加器遞增2位，即讓自己產(chǎn)生的正弦波的相位向前遞增一個(gè)量化值，直至兩路信號異或的結果完全為低為

　　止。由于FPGA的高速運算，整個(gè)相位的追蹤在兩個(gè)周期以?xún)瓤梢酝瓿?，能滿(mǎn)足市場(chǎng)應用的要求。

　　4 結語(yǔ)

　　該系統以MCU-FPGA為構架，實(shí)現了風(fēng)光逆變并網(wǎng)系統。系統充分利用了數字系統的計算精度，將逆變波形與外網(wǎng)市電的相位差控制在2°以?xún)?，并且通過(guò)最大功率追蹤，讓太陽(yáng)能電池板或者風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)電效率達到最大。該系統成本低，體積小，且人性化設計，方便今后直接大批量投入市場(chǎng)使用。系統的功率電路部分采用全橋拓撲進(jìn)行逆變，數字控制系統采用MCU-FPGA構架。由全硬件完成對外網(wǎng)市電的倍頻工作，再由FPGA動(dòng)態(tài)調整系統輸出相位，讓輸出和外網(wǎng)市電實(shí)現同相位。MCU完成對太陽(yáng)能電池板的最大功率點(diǎn)追蹤(MPPT)，發(fā)電端電壓欠壓檢測以及孤島效應檢測等功能。針對電力系統強電的特性并結合當今熱門(mén)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，該系統人性化地設計了無(wú)線(xiàn)檢測的功能，用戶(hù)能通過(guò)手機，計算機或者手持式終端就可以了解當前系統狀態(tài)。該系統創(chuàng )造性的設計方式既可以用于電廠(chǎng)的多能源并行發(fā)電，也適合家用，讓家庭從用電的角色轉變微型發(fā)電廠(chǎng)，從而大大的緩解能源問(wèn)題。