基于DSP的单相光伏并网逆变器设计与实现

本报告详细介绍了单相光伏并网逆变器的设计过程，主要针对电气专业的新能源发电综合实践课程。设计目标是构建一个能模拟光伏并网发电的装置，核心组件是采用DSP作为控制器，运用SPWM技术驱动H桥逆变器。以下为关键知识点： 1. **系统架构**: - 结构框图展示了光伏并网发电模拟装置的基本组成，包括直流稳压电源、电阻模拟光伏电池、正弦波信号发生器、信号调理电路、单相H桥逆变器以及相应的保护电路。 2. **DSP 控制**: - DSP负责生成50Hz的正弦参考信号，通过SPWM技术生成PWM信号，具备2us死区时间，可通过按键控制开关。 - 内部A/D转换器限制输入电压范围在0~3V，信号调理电路确保输出在0V到2.5V之间。 3. **逆变器设计**: - 采用IR2110和IRF540驱动单相H桥，使用磁环绕制电感，电流采样电路由ACS712-5A和LMV358组成，实现了输入和输出电压的测量。 - 电流闭环控制通过PI调节器实现，当负载电阻在5~10欧姆范围内变化时，输出电流稳定在1A。 4. **保护功能**: - 输入欠压保护：当输入电压低于25V时，系统会自动响应。 - 输出过流保护：电流幅值超过2.5A时，系统会切断电流以防损坏。 5. **最大功率点跟踪（MPPT）**: - 通过电流采样和单相瞬时功率理论，计算逆变器的输出功率，实现输入电压在电源电压的一半范围内保持稳定，以实现MPPT功能。 6. **信号处理与扩展**: - 除了内部编程的正弦信号外，允许使用外部函数信号发生器产生的正弦波作为参考信号，要求编写锁相程序以获取信号相位，用于精确计算和控制。 7. **报告内容**: - 报告包括系统的整体设计，电路原理图、程序流程图和各个单元的详细描述，旨在展示设计的完整性和实用性。 在整个设计过程中，学生需要深入理解逆变器工作原理、数字信号处理技术以及电力电子设备的保护策略，同时展现出良好的编程和实际操作能力。