光伏并網發電模擬裝置(A題)
【本科組】
一、任務
設計并制作一個光伏并網發電模擬裝置,其結構框圖如圖1所示.用直流穩壓電源US和電阻RS模擬光伏電池,US=60V,RS=30Ω~36Ω;uREF為模擬電網電壓的正弦參考信號,其峰峰值為2V,頻率fREF為45Hz~55Hz;T為工頻隔離變壓器,變比為n2:n1=2:1、n3:n1=1:10,將uF作為輸出電流的反饋信號;負載電阻RL=30Ω~36Ω.
圖1  并網發電模擬裝置框圖
二、要求
1．基本要求
(1)具有最大功率點跟蹤(MPPT)功能:RS和RL在給定范圍內變化時,使 ,相對偏差的絕對值不大于1%.
(2)具有頻率跟蹤功能:當fREF在給定范圍內變化時,使uF的頻率fF=fREF,相對偏差絕對值不大于1%.
(3)當RS=RL=30Ω時,DC-AC變換器的效率 ≥60%.
(4)當RS=RL=30Ω時,輸出電壓uo的失真度THD≤5%.
(5)具有輸入欠壓保護功能,動作電壓Ud(th)=(25±0.5)V.
(6)具有輸出過流保護功能,動作電流Io(th)=(1.5±0.2)A.
2．發揮部分
(1)提高DC-AC變換器的效率,使 ≥80%(RS=RL=30Ω時).
(2)降低輸出電壓失真度,使THD≤1%(RS=RL=30Ω時).
(3)實現相位跟蹤功能:當fREF在給定范圍內變化以及加非阻性負載時,均能保證uF與uREF同相,相位偏差的絕對值≤5°.
(4)過流、欠壓故障排除后,裝置能自動恢復為正常狀態.
(5)其他.
三、說明
1．本題中所有交流量除特別說明外均為有效值.
2．US采用實驗室可調直流穩壓電源,不需自制.
3．控制電路允許另加輔助電源,但應盡量減少路數和損耗.
4．DC-AC變換器效率 ,其中 , .
5．基本要求(1)、(2)和發揮部分(3)要求從給定或條件發生變化到電路達到穩態的時間不大于1s.
6．裝置應能連續安全工作足夠長時間,測試期間不能出現過熱等故障.
7．制作時應合理設置測試點(參考圖1),以方便測試.
8．設計報告正文中應包括系統總體框圖、核心電路原理圖、主要流程圖、主要的測試結果.完整的電路原理圖、重要的源程序和完整的測試結果用附件給出.