基于S3C2410的光伏并网发电模拟装置

(2)开关元件的选择。设计采用的MOSFET管，是一种只有多数载流子导电的单极型器件，由于不存在少数载流子积蓄效应，开关速度快，而且它是一种绝缘栅器件，基本不需控制电流，因而驱动功率小，它也没有二次击穿现象，安全工作区宽，热稳定性好。
3．2 控制电路
控制电路主要实现控制逆变器的SPWM驱动信号和过流、欠过压保护功能，ARM嵌入式系统中的S3C2410为其核心部件。S3C2410具有丰富的内部设备的高性能、低功耗的8位微处理器。具有8路10位ADC转换通道，4路PWM定时器通道。减少了所需元器件，提高了系统的集成度和可靠性，而且还方便对系统的运行状态和参数进行监控、显示和处理，使整个系统的设计非常方便。由该控制器产生的SPWM波形质量较好，频率稳定，满足设计要求。ARM开发板中的S3C2410中的其中3个端口作为A／D转换器的模拟输入端，可实现A／D的转换。
(1)驱动电路的设计。电路图如图4所示。

在逆变电路中采用CMOS管作为驱动管，其功耗低、结构简化、易于实现。
(2)保护功能的实现。保护电路采用硬件与软件结合的方案。硬件方面是对采样到的输入电压和反馈电流经分压信号处理后，送给控制器与设定的保护动作值相比较，若电压比设定的保护值小、电流比设定的保护值大，则由软件控制停止PWM的驱动，关断逆变电桥，反之则启动逆变电路，故障排除动作后，电源再自动恢复到正常状态。

4 系统软件设计
系统软件的算法部分主要功能是提供控制信号。
(1)获取参考电压频率值的流程。通过AD口采集到当前的电压和电流值，并与指定的值比较，如果电流大于指定电流，就停止输出SPWM波，实现过流保护，如果电压小于指定电压值，停止输出SPWM波，实现欠压保护。将参考电压转换成方波，设置外部中断EINT3为上升沿触发，通过连续2次中断获得参考电压的频率值，并设置SPWM波的频率。把AD口采集的电压值与最大额定功率的电压值比较。如果较小，就增大占空比系数；如果较大，就减小比例系数，从而调节SPWM波的占空比来实现增大或减小输出电压值，实现最大功率跟踪。获取参考电压频率流程图如图5所示。

(2)SPWM波输出程序流程图。用输出的SPWM波来控制逆变桥的工作状态，因此调节SPWM波的相位、频率和幅值来改变输出电压的频率、相位和幅值。程序根据从AD口和中断程序中获的参数调节SPWM波的输出。SPWM波的输出流程如图6所示。

5 实验测试结果
实验测试结果如表1所示。

通过以上测试，整个系统的效率为80．1％，略低于理论计算的结果。原因是系统功能较多，电路板的制作的限制，影响系统的效率。又实际器件的参数具有一定的差异，所以整个电路的性能和理论分析存在一定的偏差。

6 结语
最大功率跟踪(MPPT)和逆变器是光伏并网发电中一种重要的技术，但由于光伏电池电压随环境的变化而不断发生变化，使得系统的稳定性能变差及转换率降低。本文在原有的光伏并网发电技术的基础之上，针对光伏电池、逆变系统以及SPWM的控制特性，设计出了一种新的光伏并网发电模拟装置，此装置对系统的稳定性以及实时性等方面做出了进一步的改进，很好地解决了系统的输出随外界变化而不稳定的状态，具有很好的应用价值。