基于一款小功率光伏并網(wǎng)逆變器控制的設(shè)計(jì)方案
圖6 DSP的控制方案
DSP的控制方案如圖6所示,參考電壓和太陽(yáng)能電池的實(shí)際電壓相比較后,其誤差經(jīng)過(guò)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(guò)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(hào)(三角波的頻率為20kHz)。
4、交流側(cè)電壓Us的檢測(cè)
將同步變壓器副邊的同步信號(hào),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(gè)比較穩(wěn)定的關(guān)系,因此,就比較容易換算Us的值了。
圖7 Us的整流電路
由于涉及到共地的問(wèn)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。5、電流指令的同步
并網(wǎng)時(shí)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(hào)經(jīng)過(guò)濾波整形為同步方波信號(hào),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(guò)零信號(hào)。如圖8所示,電網(wǎng)電壓正弦波,經(jīng)過(guò)整形后就得到了方波。
圖8 同步信號(hào)波形
當(dāng)DSP檢測(cè)到過(guò)零信號(hào)的上跳沿時(shí),便觸發(fā)同步中斷,以此時(shí)間點(diǎn)作為基準(zhǔn)給定正弦波信號(hào)時(shí)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(shí)控制)時(shí),正弦表指針便加1,并從正弦表中取值。一個(gè)周期的單位正弦波數(shù)據(jù)被分成了400個(gè)點(diǎn)采用表的形式存放在存儲(chǔ)器中。由于同步信號(hào)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(gè)延時(shí),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(hào),然后,再實(shí)時(shí)比較電流給定值,經(jīng)過(guò)P環(huán)節(jié)后,所得信號(hào)反相后,與采集到的交流側(cè)電網(wǎng)電壓信號(hào)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??傊?,輸出電流和電網(wǎng)電壓的同頻、同相的要求是通過(guò)電流跟蹤控制實(shí)現(xiàn)的。
6、PWM脈寬調(diào)制波的產(chǎn)生
PWM波的產(chǎn)生是通過(guò)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(guò)將電流指令值與實(shí)際電流值比較后,經(jīng)過(guò)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(jiàn)圖2)脈沖的產(chǎn)生時(shí)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(shí)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(duì)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(gè)采樣周期內(nèi)的位置是對(duì)稱的,如圖9所示。
圖9 正弦脈寬調(diào)制波形
圖9(a)正弦波B與三角波的交點(diǎn)決定了Q3的導(dǎo)通時(shí)刻;正弦波A與三角波的交點(diǎn)決定了Q5的導(dǎo)通時(shí)刻。
圖9(b)為Q3的脈沖示意圖,同一橋臂上Q3與Q4的脈沖是互補(bǔ)的。
圖9(c)為Q5的脈沖示意圖,同一橋臂上Q5與Q6的脈沖是互補(bǔ)的。
7、TMS320F240軟件控制流程
圖10 軟件流程圖
這部分的軟件主要分成4塊,即主程序,T1下溢中斷,T2下溢中斷和同步中斷。流程圖如圖10所示。T1下溢中斷每50μs發(fā)生一次,程序主要用來(lái)生成 PWM波;T2下溢中斷每10ms發(fā)生一次,程序主要用來(lái)產(chǎn)生電流指令;同步中斷大約每20ms(網(wǎng)壓周期)發(fā)生一次。
8、系統(tǒng)保護(hù)
評(píng)論