一、项目概述
1.1 引言
随着世界经济的迅速发展，环境问题与能源危机日益突出，可以说，环境问题和能源危机已经成为当今世界人类所面临的最大威胁之一。因此新能源的探求与利用已经成为世界的研究热点。中国拥有丰富的新能源可供开发使用，但开发使用率普遍较低，但随着社会经济的发展，新能源也在稳步想商品化能源的方向转变。
1.2 项目背景
太阳能与风能是目前应用比较广泛的两种可再生能源，他们有着自身的优点：取之不尽用之不竭，就地可取无需运输，分布广泛可靠性高，绿色能源利于生态。但也有一些弊端：1.能量密度低；2.能量稳定性差。正因如此，一个平稳清洁的电能转化并网系统显得尤为重要。
太阳能与风能在时间上有很强的互补性（如右图），白天阳光最强时，风很小，晚间没有阳光却有很强的风，利用这两种可再生资源的互补性，会使发电系统在资源上具有最佳的匹配性。风光互补并网发电系统在缓解电网压力、电力调峰、节能减排等方面都能够起到重要的作用。
本项目旨在使每个家庭都可以使用新能源，将太阳能与风能这两种时间上互补的能源结合起来，并通过技术手段平稳转化为50Hz交流电，使每个家庭用既是电能消费者，又是电能制造者。本项目具有绿色环保，减轻电力系统负担等优点。
二、需求分析
2.1 功能要求
- 风能与太阳能平稳逆变成交流电，并自动选择时机并网，使太阳能风能供电与电网的接入，实现其监测（双向电量的计量）；
- 实现电源变换时，负载启动、停止时对电网谐波影响的监测控制；
- 欠压和过流保护；
- 太阳能电池板最大功率点追踪；
- 采集各个部分的电压电流数值，计算效率，谐波大小和产生的功率，显示并发回上位机；
- 检测电网动作，防止孤岛效应的发生；
- 检测电网电能质量，记录用电记录；
- 考虑与上位机通讯，给用户提供用电指导，如当前电价，用户用电量等。
图1 系统架构
2.2 性能要求
1.谐波总失真系数THD<4%;
2.系统效率>85%;
三、方案设计
3.1 系统功能实现原理
1、利用SPWM 调制原理
SPWM 调制原理见图 2-2，可以看出，等效的脉冲宽度是按正弦规律变化的。根据采样控制理论，脉冲频率越高，SPWM 波形便越接近正弦波。逆变器的输出电压为 SPWM 波形时，其低次谐波得到很好地抑制和消除，高次谐波又能很容易滤去，从而可得到畸变率极低的正弦波输出电压。
SPWM 控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或者其他波形。 |
