本文以太阳能，风能为中心，规划一个风景并网发电的模仿设备，能够将太阳能或许风能发电机的直流电压转换为沟通电，并检测外网沟通电的频率和相位，动态的调整自己的沟通电的波形，使得与外网电能同频同相。该设备在规划时考虑了发电机的内阻。在测验时以60 V直流稳压电源模仿抱负的太阳能电池板或许风力发电机，电源输入级串联一个30 Ω功率电阻模仿发电部分的内阻。
该设备体积细巧，本钱低价，易于量产，人界交互界面友爱，并顺便输入电压监控，输出过流监控实时动态相位监控等多种监控设置也使得该设备安全功用很好。稍加改动即可广泛运用。
1 计划证明
1．1 主功率电路拓扑计划
计划一：全桥逆变。
全桥由4只功率开关管管组成，分为2组，其间Q1和Q4为一组，Q2和Q3为一组，两组替换通断，输出沟通方波电压经LC低通滤波器后得到沟通正弦输出电压(见图1)。全桥型逆变器的输出滤波电容电压接连可测的。该电路输出经LC滤波后便能得到很好的波形。
计划二：双Boost DC／AC单级改换电路拓扑结构。
该结构由2个对称的电流双向活动的Boost DC／DC改换电路组成(见图2)。负载R跨接在两个电容之间，经过两头电流的双向活动，从而在负载上完结沟通工频电压输出的作用。开关M1～M4均为由MOSFET和二极管组成的能量能够双向活动的可控开关。因为电路作业在彻底对称的状况下，因而对L1和L2的挑选特别灵敏，假如不对称则会照成输出波形失真。
计划二在正弦的正半轴和负半轴是两个滤波电路完结的，所以在波形的失真度上完结有难度，而计划一是由同一个电感滤波得到的，滤波后正弦失真度十分小。故选用计划一。
1．2 正弦波发生计划
计划一：选用专用SPWM芯片完结逆变。
现在的SPWM专用芯片外围电路简略，易于完结。可是很难完本钱体系中对市电相位追寻和调整。故不选用本计划。
计划二：运用FPGA生成SPWM波形。
此计划的长处是简略准确便利地操控输出正弦波的相位和起伏，而且外围电路愈加简略，灵敏便利。相对于计划一更优化，故挑选此计划。
1．3 全体体系规划构架计划
总结上述挑选的计划，这儿挑选以数字电路为主，合作简练的模仿电路的结构。充沛的把数字的高集成度，高准确度，高性价比和高稳定性的特色和模仿大功率的特色有机的结合，较好地完结了规划要求。而且拓宽了无线监测功用，愈加实在体现了本规划的实践运用环境和展示愈加人性化的规划。总体计划见图3。
2 主回路电器挑选以及参数核算
体系主回路由DC-AC改换器电路以及对输入／输出波形的整形和丈量电路构成。为了削减损耗，一起又防止被反向击穿，主开关管选IRFB52N15(额定电流60A，耐压150V，导通电阻32MΩ)。选用SPWM操控的逆变电路，输出SPWM波中含有很多的高频谐波，加上防止上下桥臂直通而设置的死区，开关时间和功率器材参数差异等要素，输出电压只能够也含有必定的低次谐波，为了确保波形失真度尽可能低，有必要选用输出滤波器。全桥选用LC滤波，其间的感抗XL=ωL=2πfL，容抗XC=1／(ωC)=1／(2πfC)。令ωL=1／(ωC)，得到对应的截止频率设逆变器输出电压的基波为f0，最低次谐波频率fk，f0>1／(ωkC)，电感对谐波信号阻抗很大，%&&&&&%对谐波信号的分流很大，即滤波器不允许谐波信号经过负载，一般取滤波器的截止频率fc=(3～5)f0，为了防止对某次谐波过度扩大，取fc= 4．5f0=1 800 Hz，逆变器的输出功率和输出电压求得负载阻抗RL，滤波器的标称特性阻抗R=(0．5～0．8)RL，则Lf=R／(4πfC)，Cf=Lf ／R2= 1／(2πfCR)。实践电路中，L取200 μH，C=470μF。
3 操控与算法规划
该体系的MCU挑选的MSP430，MSP430系列是TI公司推出的超低功耗16单片机，性价比高，功用强，运转的速度快，其作业电流不到1mA，而且其具有多种低功耗形式。该计划选用了MSP430F2618作为主控芯片，监测输入电流、电压，过流、欠压时维护和毛病扫除后康复；采样输出电压和电压盯梢最大功率；显现当时体系状况和输出的相关数据。
3．1 最大功率追寻算法
最大功率点盯梢算法依据判别原理和完结办法，大约能够概括为六种：稳定电压及其改善算法、稳定电流及其改善算法、扰动观察法、增量电导法、含糊逻辑操控算法及神经网络操控算法。
扰动观察法是一种较为简略有用且简略完结的办法，其思维是经过周期性的给电源的输出电压加扰动△V，测得电源的输出电流和电压，比较该采样时间的输出功率P(t)与前一采样时间输出功率P(t-1)的巨细；假如P(t)>P(t-1)，则在下一周期以相同方向加扰动，不然改动扰动的方向，这样逐渐迫临最大功率点。但盯梢步长的设定无法统筹盯梢精度和响应速度，在最大功率点邻近振动运转，会导致必定功率丢失。
3．2 根据FPGA的相位追寻
该体系中发生的SPWM信号的正弦基波信号是FPGA内部的地址每次累加1位，然后查询FPGA内存储了正弦表的ROM，现将外部参阅正弦信号和本体系自已发生的正弦波形经过比较器整形后的信号都输入FPGA，经过FPGA内部的异或门后得到的新信号，新信号为高标明两路信号仍然存在相位差，这时FPGA内部的地址累加器递加2位，即让自己发生的正弦波的相位向前递加一个量化值，直至两路信号异或的成果彻底为低为
止。因为FPGA的高速运算，整个相位的追寻在两个周期以内能够完结，能满意商场运用的要求。
4 结语
该体系以MCU-FPGA为构架，完结了风景逆变并网体系。体系充沛利用了数字体系的核算精度，将逆变波形与外网市电的相位差操控在2°以内，而且经过最大功率追寻，让太阳能电池板或许风力发电机的发电功率到达最大。该体系本钱低，体积小，且人性化规划，便利往后直接大批量投入商场运用。
