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技術(shù)分享:基于小功率光伏并網(wǎng)逆變器控制的設(shè)計(jì)

作者: 時間:2013-12-04 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
單片機(jī)也能實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的脈寬調(diào)制,但是DSP實(shí)時處理能力更強(qiáng)大,因此可以保證系統(tǒng)有更高的開關(guān)工作頻率。從圖5可以清楚看出系統(tǒng)輸入和輸出信號的情況。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/227671.htm

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2.3 輸出功率優(yōu)化控制方案

在靜態(tài)情況下,當(dāng)并網(wǎng)逆變器與太陽能電池相連時,并網(wǎng)逆變器可等效為太陽能電池的負(fù)載電阻。當(dāng)光強(qiáng)λ和溫度T變化時,太陽能電池輸出的端電壓將會隨之發(fā)生變化。為了有效地利用太陽能,應(yīng)使太陽能電池的輸出始終處于適當(dāng)?shù)墓ぷ鼽c(diǎn)。因此,控制方案要求當(dāng)太陽能電池的電壓升高時,可以增大它的輸出功率;反之就降低它的輸出功率。

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DSP的控制方案如圖6所示,參考電壓和太陽能電池的實(shí)際電壓相比較后,其誤差經(jīng)過PI調(diào)節(jié),將得到的電流指令(直流量)IREF與ROM里的正弦表值相乘,就得到交變的輸出電流指令iref,再將它與實(shí)際的輸出電流值比較后,其誤差經(jīng)過比例(P)環(huán)節(jié),將所得到的指令取反,與采集到的交流側(cè)電壓Us相加后,所得到的波形再與三角波比較,就產(chǎn)生4路PWM調(diào)制信號(三角波的頻率為20kHz)。2.4 交流側(cè)電壓Us的檢測

將同步變壓器副邊的同步信號,濾波、整流,就可以得到比較穩(wěn)定的直流電,將其送到DSP的A/D轉(zhuǎn)換口。由于最后得到的直流電壓與電網(wǎng)電壓有一個比較穩(wěn)定的關(guān)系,因此,就比較容易換算Us的值了。

由于涉及到共地的問題,因此,采用了運(yùn)算放大器的全波精密整流電路,如圖7所示。

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2.5 電流指令的同步

并網(wǎng)時要求逆變器輸出的正弦波電流與電網(wǎng)電壓同頻、同相。首先,將電網(wǎng)電壓信號經(jīng)過濾波整形為同步方波信號,再將其輸入到TMS320F240的外部中斷口XINT1,目的是為了捕捉電網(wǎng)電壓的過零信號。如圖8所示,電網(wǎng)電壓正弦波,經(jīng)過整形后就得到了方波。

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當(dāng)DSP檢測到過零信號的上跳沿時,便觸發(fā)同步中斷,以此時間點(diǎn)作為基準(zhǔn)給定正弦波信號時間起點(diǎn),也就是正弦表指針復(fù)位到零;每當(dāng)T1下溢中斷(PWM實(shí)時控制)時,正弦表指針便加1,并從正弦表中取值。一個周期的單位正弦波數(shù)據(jù)被分成了400個點(diǎn)采用表的形式存放在存儲器中。由于同步信號比較容易受到諧波和尖峰電壓的干擾,因此在進(jìn)入同步中斷后可以先做一個延時,判斷外部中斷腳XINT1是否仍然是高電平,如果是高電平,就執(zhí)行中斷程序,否則就從中斷程序跳出。

從圖6的控制方案可看出,IREF與正弦表中數(shù)據(jù)相乘后,便形成了幅值可調(diào)的正弦波的電流給定信號,然后,再實(shí)時比較電流給定值,經(jīng)過P環(huán)節(jié)后,所得信號反相后,與采集到的交流側(cè)電網(wǎng)電壓信號Us相加,所得波形與三角波比較,就產(chǎn)生了PWM波,控制橋臂的通斷。總之,輸出電流和電網(wǎng)電壓的同頻、同相的要求是通過電流跟蹤控制實(shí)現(xiàn)的。2.6 PWM脈寬調(diào)制波的產(chǎn)生

PWM波的產(chǎn)生是通過TMS320F240的全比較單元輸出的,頻率為20kHz。從圖6可知,調(diào)制脈沖的產(chǎn)生是通過將電流指令值與實(shí)際電流值比較后,經(jīng)過P環(huán)節(jié),所得到的波形與三角波(頻率為20kHz)比較后獲得的。因此MOS管Q3、Q4、Q5、Q6(見圖2)脈沖的產(chǎn)生時刻可以從圖8得出,參照正弦波與三角波調(diào)制,兩者相交決定了PWM的脈沖時刻。實(shí)際由采樣的波形(實(shí)際上是階梯波)與三角波相交,由交點(diǎn)得出脈沖寬度。本系統(tǒng)是在三角波的底點(diǎn)位置對波形進(jìn)行采樣而形成的階梯波。此階梯波與三角波的交點(diǎn)所確定的脈寬在一個采樣周期內(nèi)的位置是對稱的,如圖9所示。

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圖9(a)正弦波B與三角波的交點(diǎn)決定了Q3的導(dǎo)通時刻;正弦波A與三角波的交點(diǎn)決定了Q5的導(dǎo)通時刻。



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