全国电子设计大赛：光伏并网发电模拟装置MPPT与频率跟踪挑战

2009年全国电子设计大赛的本科组任务是设计并制作一个光伏并网发电模拟装置，该装置旨在模拟真实世界的光伏并网发电过程，重点考察参赛者的电力电子技术、控制理论以及信号处理能力。以下是关键知识点： 1. **光伏并网模拟装置**：装置的核心是直流稳压电源US（60V）和电阻RS（30Ω~36Ω），用于模拟光伏电池的工作特性。参赛者需要设计电路以捕捉最大功率点(MPPT)，确保在RS和负载电阻RL变化时，输出电流的调整精度达到1%。 2. **频率跟踪**：通过uREF（模拟电网电压的正弦参考信号，峰峰值2V，45Hz~55Hz）驱动的频率跟踪功能，要求输出电流频率fF跟随fREF的变化，同样保持1%的相对偏差。 3. **性能指标**： - **效率要求**：在RS=RL=30Ω时，DC-AC变换器的效率需达到或超过60%。 - **失真度**：输出电压uo的失真度THD不得高于5%。 - **保护功能**：装置需有输入欠压保护（Ud=25±0.5V）和输出过流保护（Io=1.5±0.2A）。 4. **发挥部分**： - 提高效率至80%（在特定条件下）。 - 减小失真度至1%（同样在特定条件下）。 - 实现相位跟踪功能，保证uF与uREF同步，相位偏差小于5°。 - 故障排除后，装置能自动恢复正常运行。 5. **电路设计与报告**： - 设计报告要求包含系统的总体框图，详细描述核心电路原理，可能涉及逆变器、控制器和保护电路的设计。 - 必须有关键流程图，展示信号处理和控制策略。 - 提供重要的测试结果，如效率测量、失真度分析以及相位跟踪验证数据。 6. **注意事项**： - 交流量的有效值需明确。 - 直流电源US由实验室提供，无需自行制作。 - 控制电路允许外部辅助电源，但应优化电路设计以减少能耗。 - 考虑时间响应，从参数变化到稳态的时间应少于1秒。 - 确保装置在长时间测试中稳定运行，无过热等问题。 - 设计报告需包括详细的电路布置和测试点设置，便于后续的评估和调试。 这个比赛题目要求参赛者设计一个具备高效能、低失真度、精确控制和故障自恢复能力的光伏并网发电模拟装置，考验了他们在电力电子和控制技术方面的综合应用能力。