TI杯全国大学生电子设计竞赛：光伏并网模拟装置与锁相环DC-AC逆变技术

该文档主要介绍了一项全国大学生电子设计竞赛中的优秀作品——光伏并网发电模拟装置的设计及其原理。该装置采用了锁相环倍频技术、比较器过零触发以及单片机DA来生成与输入信号同步且可调幅值的正弦波作为DC-AC电路的参考信号。DC-AC电路采用的是D类功放的自激反馈模型，通过负反馈机制产生SPWM波，从而实现对输出波形的精确内环控制。单片机实时监测输入的电压和电流，实现最大功率点跟踪（MPPT），确保了系统的高效运行。 设计的关键技术包括： 1. 锁相环（PLL）技术：用于频率同步，确保输出信号与输入信号同频同相，提高了电路的稳定性和准确性。 2. D类功放与SPWM：利用D类功放的自激振荡特性产生SPWM波形，实现高效率的开关模式电源转换，降低损耗。 3. 实时控制与最大功率点追踪：单片机通过采集数据进行实时计算，使系统能快速响应负载变化，保持在最大功率点工作，提高能源利用率。 4. 高性能指标：在30欧姆的额定负载下，该装置显示出极高的效率，达到89%，且失真度极低，频率和相位跟踪迅速，误差小于1秒，小于0.9度，具有欠压和过流保护功能，具备一定的故障自我恢复能力。 对比了两种常见的逆变方案，方案一使用DSP或FPGA产生SPWM，虽然简单，但存在开环控制问题，难以满足严格的失真度要求。而方案二选择的D类功放自激振荡模型则克服了这一缺点，提供了更精确和稳定的输出。 总结，这项设计展示了学生团队对电力电子技术的深入理解和应用，特别是DC-AC转换技术和智能控制算法的结合，为实际的光伏并网发电系统提供了一种高性能和灵活的解决方案。