1920【毕设课设】基于单片机光伏并网模拟发电装置系统设计（原理图、PCB、源码、设计论文）
摘要：本装置采用单相桥式DC-AC逆变电路结构，以TI公司的浮点数字信号控制器TMS320F28335 DSP为控制电路核心，采用规则采样法和DSP片内ePWM模块功能实现SPWM波。最大功率点跟踪（MPPT）采用了恒压跟踪法（CVT法）来实现，并用软件锁相环进行系统的同频、同相控制，控制灵活简单。采用DSP片内12位A/D对各模拟信号进行采集检测，简化了系统设计和成本。本装置具有良好的数字显示功能，采用CPLD自行设计驱动的4.3’’彩色液晶TFT LCD非常直观地完成了输出信号波形、频谱特性的在线实时显示，以及输入电压、电流、功率，输出电压、电流、功率，效率，频率，相位差，失真度参数的正确显示。本装置具有开机自检、输入电压欠压及输出过流保护，在过流、欠压故障排除后能自动恢复。
关键字：逆变，SPWM，最大功率点跟踪MPPT，锁相，DSP
一、引言
随着光伏技术的不断发展，光伏并网发电系统已成为可再生能源领域的研究热点。本文旨在设计一种基于单片机的光伏并网模拟发电装置，通过精确的逆变控制和最大功率点跟踪技术，实现高效、稳定的光伏并网发电。
二、系统组成与工作原理
1. 系统组成
本系统主要由光伏电池板、DC-AC逆变电路、DSP控制电路、彩色液晶TFT LCD显示屏以及保护电路等组成。
2. 工作原理
光伏电池板将太阳能转换为直流电能，经过DC-AC逆变电路转换为交流电能。DSP控制电路通过SPWM波控制逆变电路的工作，实现电能的转换和并网。CVT法用于最大功率点跟踪，确保光伏电池板在不同光照条件下始终工作在最大功率点。软件锁相环确保系统输出与电网同频、同相，实现平滑并网。
三、电路设计
1. DC-AC逆变电路设计
采用单相桥式逆变电路结构，通过DSP控制的功率开关管实现直流到交流的转换。
2. DSP控制电路设计
以TMS320F28335 DSP为核心，设计控制电路。通过规则采样法生成SPWM波，控制逆变电路的工作。DSP内置的ePWM模块和A/D转换器分别用于波形生成和信号采集。
3. 显示电路设计
采用4.3英寸彩色液晶TFT LCD显示屏，通过CPLD自行设计的驱动电路实现数字显示功能。
四、软件设计
1. SPWM波生成
利用DSP编程实现规则采样法，生成SPWM波并输出至逆变电路。
2. MPPT控制
采用CVT法实现最大功率点跟踪，通过调整光伏电池板的工作电压，使其始终保持在最大功率点。
3. 锁相控制
利用软件锁相环实现系统输出与电网的同频、同相控制。
4. 参数显示与保护
通过DSP采集各项电气参数，并通过液晶显示屏实时显示。同时设计开机自检、欠压及过流保护功能，确保系统安全运行。
五、测试与验证
对系统进行实际测试，验证其逆变效率、并网性能以及保护功能的有效性。
六、结论
本文设计的基于单片机光伏并网模拟发电装置具有高效、稳定、易维护等特点，适用于光伏并网发电系统的研究与实验。通过不断优化设计和改进算法，可进一步提高系统的性能和效率。
