光伏并网发电模拟装置设计与电子竞赛要求

"该文档是2009年中国电子设计竞赛的题目，主要涉及的是光伏并网发电模拟装置的设计。比赛旨在考核参赛者的电子设计能力，包括最大功率点跟踪（MPPT）、频率跟踪、效率优化、输出电压失真度控制以及故障保护等功能。" 这篇文档详细介绍了光伏并网发电模拟装置的设计任务和要求，适用于大学生参与的电子设计竞赛。装置的核心是实现对光伏电池（由直流稳压电源US和电阻RS模拟）的最大功率点跟踪，并能跟随电网频率变化，同时保证一定的转换效率和输出质量。 **基本要求**： 1. MPPT功能：确保在RS变化时，光伏电池能输出最大功率，输出电流与电压的乘积与RS变化的关系最大，相对偏差不超过1%。 2. 频率跟踪：当电网参考信号fREF变化时，输出电流信号uF的频率fF需与其保持一致，偏差不超过1%。 3. 效率要求：在RS和RL均为30Ω时，DC-AC变换器效率至少为60%。 4. 输出电压失真度：在相同条件下，输出电压uo的总谐波失真度THD不超过5%。 5. 输入欠压保护：设定阈值Ud(th)为25±0.5V，低于此电压时，系统触发保护。 6. 输出过流保护：设定阈值Io(th)为1.5±0.2A，超过此电流时，系统触发保护。 **发挥部分**： 1. 提升效率：优化设计，使得在RS和RL为30Ω时，DC-AC变换器效率提升至不低于80%。 2. 降低失真度：进一步降低THD，目标是不超过1%。 3. 相位跟踪：无论频率如何变化，或者负载是否阻性，uF与uREF保持同相，相位偏差不超过5°。 4. 自动恢复：故障解除后，系统能自动恢复正常运行。 5. 其他创新设计和优化。 **说明**： 1. 所有交流量默认为有效值。 2. US使用实验室提供的可调直流稳压电源。 3. 控制电路可添加辅助电源，但应减少额外损耗。 4. 效率计算公式提供。 5. 系统响应时间要求在1s内达到稳态。 6. 装置需保证长时间稳定运行，无过热等问题。 7. 设计报告需包含系统框图、核心电路图、流程图及测试结果。 8. 附加材料需提供完整电路图、关键程序代码和全部测试数据。 **评分标准**： 设计、实现、创新性、文档质量等方面都会作为评价参赛作品的重要依据，这些因素直接影响着最终的得分。 这个竞赛题目涵盖了电力电子、控制理论、电路设计等多个方面的知识，对参赛者的技术水平有较高要求。解决这些问题需要扎实的理论基础、创新思维以及实际操作能力。