方案一：单极性控制方式
u
uc
ur
O
wt
uo
uo
Ud
u of
O
wt
-U d
ur正半周，V1保持通，V2保持断。 当ur>uc时使V4通，V3断，uo=Ud 。 当ur<uc时使V4断，V3通，uo=0 。
方案二：双极性控制方式
u
u
u
r
c
O
wt
u o
Ud
u
u
of
o
O
wt
-U d
当ur >uc时，给V1和V4导通信号，给V2和V3关断信号 当ur<uc时，给V2和V3导通信号，给V1和V4关断信号
1.DC-AC主回路选择
DC-AC 回路为系统功率变换的核心，负责将前级直流 输入变换成交流输出。根据电路控制参量的不同可分为 电压型和电流型。
电流型逆变电路交流输出电流为矩形波，控制电路较 为复杂。 电压型逆变电路包括半桥式和全桥式电路，电路逆变 功率脉动波形由直流电流体现，输出电压为矩形波， 输出电流因负载阻抗不同而不同。电压型控制电路对 输出电压进行调节，便于进行功率转换，所以最终选 用电压型全桥逆变电路为DC-AC 的功率变换核心。
方案三：单极倍频正弦脉宽调制
vr>vc时，VA为正，T1通态，T2截止。 vr<vc时，VA为负，T1截止，T2通态。 vr+vc>0时，VB为正，T4通态，T3截止。 vr+vc<0时，VB为负值，T4截止，T3通态。 vr+vc>0 vr>-vc ；
uREF为模拟电网电压的正弦参考信号，其峰峰值 为2V，频率fREF为45Hz-55Hz；
（2）具有频率跟踪功能：当fREF在给定范围内变化时，使
uF的频率fF=fREF，相对偏差绝对值不大于1%。
（3）当RS=RL=30Ω时，DC-AC变换器的效率≥60%。
（4）当RS=RL=30Ω时，输出电压uo的失真度THD≤5%。
（5）具有输入欠压保护功能,动作电压Ud（th）=(25±0.5)V。
2010年湖北省高校电子信息类专业教 学改革与电子设计竞赛工作研讨会
--2009年全国大学生电子设计竞赛题解析
A题--光伏并网发电模拟装置
三峡大学 高学军
题目分析 方案选择 参数计算 测试说明 参赛结果
题目分析 方案选择 参数计算 测试说明 参赛结果
光伏并网发电模拟装置（A题）
2.正弦波脉宽调制（SPWM）方式
正弦波脉宽调制，根据其调制方式不同可分为模拟调制 和数字调制。
模拟调制制方式基于自然采样原理，在三角波和正弦 波的自然交点时刻控制功率开关器件的通断。 数字调制法同样基于自然采样原理，以可编程逻辑器 件为载体将正弦波表存入存储器，经过数字比较产生 对应波形。数字调制方式生成波形相位分辨率可以达 到很高精度，改变调制比（正弦波与三角波幅度比） 即可改变输出电压。 由于数字调制方式控制简单，实现方便，故选用数字 调制方式产生逆变电路的控制信号。
频率测量
过零点测量
相位的适当修正
3、信号采集部分
采集信号包括前级直流输入电压、电流，后级交流输出 电压、电流，输入参考和反馈信号的频率、相位。直流 输入电流值采用电流检测放大器INA206 对取样电阻取 样后采用线性光耦HCNR201 隔离，直流输入电压则利 用电阻分压后经过线性光耦隔离取样，通过16 位低功 耗全差分串行Σ-Δ 型A/D 转换器MAX1416 进行采集, 交流信号经电压电流互感器转换后采用14 位伪差分串 行A/D 转换器TLC3578 采集。
4.保护电路
系统具有欠压保护、过流保护以及故障后的自恢复功能。 利用单片机监测输入电压Ud和输出电流IO，采用试触方 式实现自动恢复功能。当检测到欠压状态和过流状态时， 单片机断开继电器，经过4s延时后再次导通电路进行检 测，直到故障排除为止。此外系统还附加短路保护和过 热保护功能，短路保护电路具有自锁功能。
➢ 负载电阻RL=30Ω-36Ω。
RS
+
US
-
Id
+
Ud
-
DC- AC
uREF
控制电路
i o1
io
T
滤
n1
n2
波 器
uo1
uo RL
n3 uF
图1 并网发电模拟装置框图
1．基本要求
（1）具有最大功率点跟踪（MPPT）功能：RS和RL在给定
范围内变化时，使U d
1 2

S
相对偏差的绝对值不大于1%。
值≤5°。
(4)过流、欠压故障排除后，装置能自动恢复为正常状态。
(5)其他。
三、说明
1．本题中所有交流量除特别说明外均为有效值。
2．US采用实验室可调直流稳压电源，不需自制。
3．控制电路允许另加辅助电源，但应尽量减少路数和损耗。 45．．D基C本-A要C求变（换1器）效、率（ 2 ）PP do，和其发中挥部Pd分（U，d3I）d 要求Po从。U给o1定Io或1 条件发生变
化到电路达到稳态的时间不大于1s。
6．装置应能连续安全工作足够长时间，测试期间不能出现过热等故障。
7．制作时应合理设置测试点（参考图1），以方便测试。
8．设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程 图、主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的 测试结果用附件给出。
题目分析 方案选择 参数计算 测试说明 参赛结果
一、任务
设计并制作一个光伏并网发电模拟装置，其结构框图如图1 所示。
➢ 用直流稳压电源US和电阻RS模拟光伏电池，US=60V， RS=30Ω-36Ω；
➢ uREF为模拟电网电压的正弦参考信号，其峰峰值为2V，频 率fREF为45Hz-55Hz；
➢ T为工频隔离变压器，变比为n2:n1=2:1、n3:n1=1:10， 将uF作为输出电流的反馈信号；
《电子制作》 2010/02
武汉大学-闻长远 王雨曦 江 超 光伏并网发电模拟装置(1)
福州大学-张锦吉 戴荣东 吴家彪 光伏并网发电模拟装置(2)
武汉理工大学、三峡大学报告
RS
+
US
-
Id
+
Ud
-
DC- AC
uREF
控制电路
i o1
io
T
滤
n1
n2
波 器
uo1
uo RL
n3 uF
图1 并网发电模拟装置框图
（6）具有输出过流保护功能,动作电流Io（th）=(1.5±0.2)A。
2．发挥部分
(1)提高DC-AC变换器的效率，使≥80%（RS=RL=30Ω
时）。
(2) 降 低 输 出 电 压 失 真 度 ， 使 THD≤1% （ RS=RL=30Ω
时）。
(3)实现相位跟踪功能：当fREF在给定范围内变化以及加非 阻性负载时，均能保证uF与uREF同相，相位偏差的绝对