風(fēng)光逆變并網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計與實現(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，性價比高，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(jiān)測輸入電流、電壓，過流、欠壓時保護和故障排除后恢復(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

　　最大功率點跟蹤算法根據(jù)判斷原理和實現(xiàn)方法，大概可以歸納為六種：恒定電壓及其改進算法、恒定電流及其改進算法、擾動觀察法、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。

　　擾動觀察法是一種較為簡單實用且容易實現(xiàn)的方法，其思想是通過周期性的給電源的輸出電壓加擾動△V，測得電源的輸出電流和電壓，比較該采樣時刻的輸出功率P(t)與前一采樣時刻輸出功率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，否則改變擾動的方向，這樣逐步逼近最大功率點。但跟蹤步長的設(shè)定無法兼顧跟蹤精度和響應(yīng)速度，在最大功率點附近振蕩運行，會導(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信號的正弦基波信號是FPGA內(nèi)部的地址每次累加1位，然后查詢FPGA內(nèi)存儲了正弦表的ROM，現(xiàn)將外部參考正弦信號和本系統(tǒng)自已產(chǎn)生的正弦波形通過比較器整形后的信號都輸入FPGA，通過FPGA內(nèi)部的異或門后得到的新信號，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量化值，直至兩路信號異或的結(jié)果完全為低為

　　止。由于FPGA的高速運算，整個相位的追蹤在兩個周期以內(nèi)可以完成，能滿足市場應(yīng)用的要求。

　　4 結(jié)語

　　該系統(tǒng)以MCU-FPGA為構(gòu)架，實現(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)的計算精度，將逆變波形與外網(wǎng)市電的相位差控制在2°以內(nèi)，并且通過最大功率追蹤，讓太陽能電池板或者風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)電效率達到最大。該系統(tǒng)成本低，體積小，且人性化設(shè)計，方便今后直接大批量投入市場使用。系統(tǒng)的功率電路部分采用全橋拓撲進行逆變，數(shù)字控制系統(tǒng)采用MCU-FPGA構(gòu)架。由全硬件完成對外網(wǎng)市電的倍頻工作，再由FPGA動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)輸出相位，讓輸出和外網(wǎng)市電實現(xiàn)同相位。MCU完成對太陽能電池板的最大功率點追蹤(MPPT)，發(fā)電端電壓欠壓檢測以及孤島效應(yīng)檢測等功能。針對電力系統(tǒng)強電的特性并結(jié)合當(dāng)今熱門的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，該系統(tǒng)人性化地設(shè)計了無線檢測的功能，用戶能通過手機，計算機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題。