2009年全国大学生电子设计大赛一等奖：光伏并网发电模拟装置

"09年全国大学生电子设计大赛优秀作品选集中包含来自多个赛区的优秀作品，如四川、陕西、湖北和江苏等。其中，一项获得全国一等奖的作品是由西安电子科技大学团队完成的‘光伏并网发电模拟装置’，该装置采用先进的电子设计技术，包括锁相环、比较器、单片机DA转换以及D类功放中的自激反馈模型，实现了高效、低失真的SPWM波形生成，具备最大功率点跟踪功能，并具有保护机制。" 在09年全国大学生电子设计大赛中，参赛作品展示了多种创新的电子设计方案。一项突出的作品是西安电子科技大学团队开发的光伏并网发电模拟装置，该装置在全国竞赛中荣获一等奖。该装置的核心技术涉及锁相环(PLL)的运用，通过锁相环可以实现信号的频率倍增并保持与输入信号的同频同相。此外，比较器过零触发与单片机的DA转换共同作用，生成幅值可控的正弦波，作为DC-AC电路的输入参考信号。 在DC-AC转换部分，设计采用了D类功放中的自激反馈模型。这种拓扑结构利用负反馈的自激振荡产生SPWM（脉冲宽度调制）波形，从而实现对输出波形的精确内环控制。单片机实时采集输入电压和电流，执行最大功率点跟踪(MPPT)算法，确保在不同工况下系统仍能获取最佳发电效率。 在实际测试中，该装置在30欧姆的额定负载下效率达到了89%，失真度极低，体现出优秀的性能。系统的频率相位跟踪速度非常快，能在1秒内完成，跟踪后的相位差小于0.9度。同时，装置还配备了欠压和过流保护功能，一旦检测到异常情况，能够自动恢复，保障了系统的稳定运行。 在方案论证与比较中，设计团队考虑了两种不同的逆变策略。方案一是使用DSP或FPGA生成SPWM信号驱动半桥或全桥式DC-AC变换器，但这种方法的缺点是SPWM控制为开环，当电源和负载条件变化时，可能无法保证波形失真度满足比赛要求。相比之下，方案二即采用D类功放的自激振荡模型，结合负反馈，能够在动态条件下提供更高质量的逆变信号，更符合比赛设定的技术标准。因此，西安电子科技大学团队选择了这一方案并成功实现了高效、高精度的光伏并网发电模拟装置。