2009全国电子设计大赛：高效光伏并网模拟装置与锁相环DC-AC技术获奖论文

2009年全国电子设计大赛的获奖论文聚焦于一款创新的光伏并网发电模拟装置的设计与实现，该装置采用了锁相环倍频技术、比较器过零触发和单片机驱动的D类功放自激反馈模型来生成高质量的SPWM波，从而实现DC-AC电路中的功率因数校正(PFC)和最大功率点跟踪(MPPT)功能。参赛者如西安电子科技大学的刘东林、何昊、郭世忠等人在设计中，利用单片机采集电压和电流数据，通过算法实时调整参考信号，确保了输出波形的精确控制，失真度极低，且具备欠压、过流保护以及自恢复特性。 论文的核心技术方案是对比了两种主要的DC-AC逆变方案。方案一是采用DSP或FPGA生成SPWM信号驱动半桥或全桥式变换器，尽管技术先进，但存在开环控制的问题，无法有效应对电源和负载变化导致的失真。相比之下，方案二则是采用锁相环和单片机控制，实现了闭环控制，能够更好地满足低失真度的要求，特别是在30欧姆额定负载下，实际测试显示效率高达89%。 设计的关键技术包括： 1. 锁相环(PLL)：用于同步和稳定信号频率，确保输出正弦波与输入信号同频同相，提高DC-AC转换的精度。 2. 比较器过零触发：利用过零点作为触发信号，精确控制D类功放的工作状态，生成SPWM波形。 3. 单片机控制：负责实时数据采集、计算和控制策略，实现了最大功率点跟踪，提高了系统的动态响应性能。 4. D类功放的自激反馈模型：通过负反馈机制，实现了高效的功率转换，并能自适应地调整输出波形。 5. MPPT技术：有效地追踪并保持电网功率的最大利用率，提高了整体系统的能源转化效率。 关键词：锁相环、DC-AC、MPPT (最大功率点跟踪)、SPWM (正弦脉宽调制)。这篇论文不仅展示了参赛者的创新思维和技术实力，也对DC-AC逆变器设计中的关键技术进行了深入探讨，对于电子工程领域尤其是太阳能电源系统的研究具有重要参考价值。