風(fēng)光逆變并網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　該系統(tǒng)的MCU選擇的MSP430，MSP430系列是TI公司推出的超低功耗16單片機(jī)，性?xún)r(jià)比高，功能強(qiáng)，運(yùn)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(jiān)測(cè)輸入電流、電壓，過(guò)流、欠壓時(shí)保護(hù)和故障排除后恢復(fù);采樣輸出電壓和電壓跟蹤最大功率;顯示當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)和輸出的相關(guān)數(shù)據(jù)。

　　3.1 最大功率追蹤算法

　　最大功率點(diǎn)跟蹤算法根據(jù)判斷原理和實(shí)現(xiàn)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)觀察法、增量電導(dǎo)法、模糊邏輯控制算法及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法。

　　擾動(dòng)觀察法是一種較為簡(jiǎn)單實(shí)用且容易實(shí)現(xiàn)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(cè)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(zhǎng)的設(shè)定無(wú)法兼顧跟蹤精度和響應(yīng)速度，在最大功率點(diǎn)附近振蕩運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致一定功率損失。

　　3.2 基于FPGA的相位追蹤

　　該系統(tǒng)中產(chǎn)生的SPWM信號(hào)的正弦基波信號(hào)是FPGA內(nèi)部的地址每次累加1位，然后查詢(xún)FPGA內(nèi)存儲(chǔ)了正弦表的ROM，現(xiàn)將外部參考正弦信號(hào)和本系統(tǒng)自已產(chǎn)生的正弦波形通過(guò)比較器整形后的信號(hào)都輸入FPGA，通過(guò)FPGA內(nèi)部的異或門(mén)后得到的新信號(hào)，新信號(hào)為高表明兩路信號(hào)依然存在相位差，這時(shí)FPGA內(nèi)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(hào)異或的結(jié)果完全為低為

　　止。由于FPGA的高速運(yùn)算，整個(gè)相位的追蹤在兩個(gè)周期以?xún)?nèi)可以完成，能滿(mǎn)足市場(chǎng)應(yīng)用的要求。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　該系統(tǒng)以MCU-FPGA為構(gòu)架，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)光逆變并網(wǎng)系統(tǒng)。系統(tǒng)充分利用了數(shù)字系統(tǒng)的計(jì)算精度，將逆變波形與外網(wǎng)市電的相位差控制在2°以?xún)?nèi)，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(jī)的發(fā)電效率達(dá)到最大。該系統(tǒng)成本低，體積小，且人性化設(shè)計(jì)，方便今后直接大批量投入市場(chǎng)使用。系統(tǒng)的功率電路部分采用全橋拓?fù)溥M(jìn)行逆變，數(shù)字控制系統(tǒng)采用MCU-FPGA構(gòu)架。由全硬件完成對(duì)外網(wǎng)市電的倍頻工作，再由FPGA動(dòng)態(tài)調(diào)整系統(tǒng)輸出相位，讓輸出和外網(wǎng)市電實(shí)現(xiàn)同相位。MCU完成對(duì)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(cè)以及孤島效應(yīng)檢測(cè)等功能。針對(duì)電力系統(tǒng)強(qiáng)電的特性并結(jié)合當(dāng)今熱門(mén)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，該系統(tǒng)人性化地設(shè)計(jì)了無(wú)線檢測(cè)的功能，用戶(hù)能通過(guò)手機(jī)，計(jì)算機(jī)或者手持式終端就可以了解當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)。該系統(tǒng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)方式既可以用于電廠的多能源并行發(fā)電，也適合家用，讓家庭從用電的角色轉(zhuǎn)變微型發(fā)電廠，從而大大的緩解能源問(wèn)題。