基于恒定电压法MPPT的控制方法与参数设计
本设计采用恒定电压法实现最大功率点的跟踪。
当负载变化时，流过逆变器的电流会发生改变，由于光电电池内阻的存在，导致逆变器输入电压的改变，从而使系统偏移最大功率点。这时需要通过改变逆变器的调制比（调制比=基波峰值/载波峰值）来调节输入电压，使系统回到最大功率点处。例如，当负载减小时，流过逆变器的电流将增大，内阻上压降增大，从而导致了逆变器输入电压的减小，这时应该减小调制比，使输出电压减小，减小电流，使系统回到最大功率点处。
本设计中固定基波（正弦波）的幅度为1.00V，通过调节载波（三角波，由10位DAC产生）的参考电压（通过单片机12位DAC实现，参考电压2.43V）来改变调制比。单片机的DAC的歩进值为17，则三角波发生DAC参考电压的歩进值为 ，三角波幅值的歩进值为 （D为DA转换的数字量），调制比的歩进值为 ，输出电压的歩进值约为 。通过这样的反馈调节，可以使逆变器的输入电压基本稳定在30V，当调制比接近极限，仍不能稳定时，系统给出欠压信号，并停止工作。
4.2 同频同相的控制方法与参数计算
为了并网，输出信号与电网信号必须同频同相。由于滤波电路的存在，输出信号与基波信号之间有一定的相位差，这导致了输出信号相位的不确定性。通过改变基波的相位，可以改变输出信号的相位。不停地调节基波的相位，可以使输出与电网信号同步。由于基波的发生由FPGA实现，所以同频同相需通过FPGA实现。
同频的原理如下：模拟电网信号通过整形电路转化为相同频率的TTL脉冲，由FPGA通过等进度多周期测频法测量频率，设基准时钟为10kHz，计数值为No，被测信号计数值为Nx，则被测信号的频率 。基波的产生基于DDS（直接数字频率合成）技术，设查表脉冲为50MHz，累加器选用32位，累加器歩进值为M，则信号的频率为 。联立以上两式得， 。用这个值作为累加器的歩进值，就可以实现频率的同步。
同相是通过DDS技术，改变基波的相位实现的。DDS不仅能控制输出信号的频率，还能控制输出信号的相位。若在累加器上再加上一个地址的偏移量，就可以实现对相位的控制。本设计中，不停地采集反馈信号与“电网信号”的相位差，不停地对相位进行微调，当相位差小于一定范围时，停止相位累加器的计数，使两路信号基本同步。
同频：
图9 同频程序框图
本系统采用时钟频率为20MHz，执行一条指令需要一个时钟周期，所用单片机内置DA8位输出正弦波，采用256点，设读取定时器值为n，则m=n/256。
同相：同频后，
图10同相程序框图
4.3 滤波参数的计算
对单相SPWM逆变器输出电压Uo频谱分析，各次谐波形成以n=jk(j=1,2,3……)为中心，幅值递减的上、下边频谐波带，其中k为载波比（载波频率与基波频率之比），带中各次谐波可以表示为n=jk±b,其中j+b≠偶数。为了使滤波器输出电压接近正弦波同时又不引起谐振，LC滤波器的截止频率 = 必须要远小于SPWM波中所含有的最低次谐波频率，同时又要远大于基波频率。即截止频率 选为:10 < < ， -基波频率， -最低次谐波频率。本设计中，基波频率约为50Hz，载波频率约为20KHz，所以截止频率定在3K左右，可以根据实际调试情况调整截止频率。
4.4 提高效率的方法分析
(1)选择好的拓扑：一个好的拓扑可以有效地降低电路的损耗，提高输出效率。我们采用的是工频变压器升压型拓扑，效率通常可达90%以上，可靠性也很高。
(2)提高开关频率：让开关管的导通角减小可以让开关处于高速开通、关断状态，这样，功率开关管的损耗就会大大减小，而整个逆变电源损耗主要在功率开关管部分，这部分损耗减小后效率将会得到一定的提高。
5 电路与程序设计
5.1 DC-AC主回路与器件选择
DC-AC逆变器是本设计的核心电路，驱动芯片与MOSFET的选择搭配直接关系到逆变的成功与否。实验室可提供的MOSFET有IRF3710，IRF530，IRF840等，驱动芯片有IR2104，IR2111等。各MOSFET的比较如下表：
表1 各MOSFET的比较
芯片型号 IRF840 IRF530 IRF3710
能承受的最大漏源电压（Ｖ） 500 100 100
漏源动态电阻（Ω） 0.85 0.16 0.023
允许通过的最大电流（Ａ） 8 14 57
通过以上比较，本设计选用漏源动态电阻最小的IRF3710，以提高效率。
IR2111与IR2104的参数基本相同，不同点在于IR2111驱动桥臂前，需要用光耦隔离信号，而IR2104不需要；IR2104还有使能端，可以使能或禁止信号输出。为了化简电路设计，并实现数控，本设计采用IR2104作为驱动芯片。
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