2009年全国大学生电子设计竞赛优秀作品：光伏并网发电模拟装置

"09年全国大学生电子设计大赛优秀作品选集，包含了来自四川、陕西、湖北、江苏等赛区的获奖项目，由德州仪器半导体技术（上海）有限公司大学计划部出版。其中，西安电子科技大学的作品‘光伏并网发电模拟装置’荣获全国一等奖，团队成员包括刘东林、何昊、郭世忠。该设计采用了锁相环倍频、比较器过零触发和单片机DA转换来生成与输入信号同步且幅值可控的正弦波。通过DC-AC电路（采用D类功放中的自激反馈模型）产生SPWM波，实现了输出波形的精确控制，并具备最大功率点跟踪功能，以及欠压、过流保护和自恢复功能。" 这篇摘要介绍的是2009年全国大学生电子设计竞赛中的一项优秀作品——光伏并网发电模拟装置，该装置获得了全国一等奖。作品的主要创新点在于其电力转换技术，它利用锁相环技术来倍频并生成与输入信号同频同相的正弦波，这一过程结合了比较器过零触发和单片机的DA转换，使得产生的波形幅值可控。在DC-AC转换部分，设计采用了D类功放的自激反馈模型，通过负反馈实现SPWM波形的自激振荡，从而确保了输出波形的质量和控制精度。 在性能方面，该装置在30欧姆额定负载下的效率达到89%，失真度极低，同时具备快速的频率和相位跟踪能力，能在1秒内完成跟踪，跟踪误差小于0.9度。安全特性方面，它具有欠压和过流保护功能，并能自动恢复，确保了系统的稳定运行。 在方案比较中，设计团队探讨了两种不同的DC-AC逆变方案。方案一是使用DSP或FPGA产生SPWM信号驱动半桥或全桥式DC-AC变换器，但这种开环控制方式在应对电源和负载变化时可能无法保证波形失真度满足要求。而他们最终选择的方案二，即采用D类功放的自振荡式逆变拓扑，通过负反馈能够更好地维持波形质量，更适合于实际应用中的动态调整需求。 关键词涉及到锁相环技术、DC-AC转换和最大功率点跟踪（MPPT），这些都是电力电子和太阳能发电系统中的关键技术。锁相环用于保持信号的同步，DC-AC转换是将直流电转换为交流电的核心步骤，而MPPT则是优化太阳能电池板输出功率的关键算法，确保在不同光照条件下获取最大能量。这些技术的巧妙结合展示了参赛队伍在电子设计上的高水平和创新思维。