基于dsp的光伏并網(wǎng)逆變器研究

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1、基于DSP的光伏并網(wǎng)逆變器研究pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。2010年第27期SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION○機(jī)械與電子○科技信息基于DSP的光伏并網(wǎng)逆變器研究謝子青（浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院浙江紹興312000）【摘要】在介紹光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)組成逆變器的基礎(chǔ)上，提出了一種以DSP芯片TMS320LF2407作為控制核心、由軟件編程實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)輸出電流與電網(wǎng)電壓的同頻、同相的并網(wǎng)逆變器實(shí)現(xiàn)方案，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方案的可行性。【關(guān)鍵詞】TMS320LF2407；光伏并網(wǎng)；逆變器0引言隨著能源消耗的大規(guī)模增

2、加，可再生能源受到了廣泛重視，而太陽能是最清潔、最豐富的能源，光伏發(fā)電以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，成為太陽能開發(fā)和利用的重要發(fā)展方向。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是將太陽能光伏電池陣列產(chǎn)生的直流電，通過功率調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)化為交流電后并入電網(wǎng)，可以與電力公司提供的交流電一起使用。為了使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，需要光伏與電力網(wǎng)輸出電壓的幅值、相位、頻率保持一致，這就要求光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)逆變器具有同步鎖相的功能?？梢娫诠夥⒕W(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，以功率調(diào)節(jié)器為核心的并網(wǎng)逆變器是連接光伏陣列和電網(wǎng)的關(guān)鍵部件，它完成控制光伏陣列最大功率點(diǎn)運(yùn)行和向電網(wǎng)注入正弦電流兩大主要任務(wù)。如何使逆變器輸出的交流正電流為穩(wěn)定的高質(zhì)量的正弦波，實(shí)現(xiàn)與

3、電網(wǎng)電壓嚴(yán)格同頻同相，是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中一個(gè)非常重要的研究課題，其控制精確度直接影響到系統(tǒng)的并網(wǎng)運(yùn)行性能。本文提出了一種基于DSP芯片TMS320LF2407實(shí)現(xiàn)數(shù)字鎖相控制的方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示該方法應(yīng)用于光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中具有很好的控制效果。快、外設(shè)集成度更高等特點(diǎn)[2]，可以很好的滿足對IGBT單相全橋進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的要求。逆變輸出級(jí)控制框圖如圖2所示。F240的捕捉單元可以檢測兩個(gè)邊沿的時(shí)間間隔，在本系統(tǒng)中是檢測脈沖的上升沿，軟件中使用捕捉中斷來動(dòng)態(tài)調(diào)整定時(shí)器的周期。系統(tǒng)采用單極性SPWM調(diào)制模式，具體工作過程如下：PWM載波周期的定時(shí)器中斷從固定數(shù)據(jù)表中讀出單位正弦

4、波數(shù)據(jù)，根據(jù)電流幅值指令信號(hào)大小進(jìn)行預(yù)處理，得到臨時(shí)脈寬，再將該數(shù)據(jù)和經(jīng)過A/D采樣和預(yù)測處理的電網(wǎng)電壓值、電網(wǎng)電流值進(jìn)行綜合PI運(yùn)算處理，得到實(shí)際的脈寬，控制逆變器各開關(guān)器件的通斷。下一次PWM載波周期中斷重復(fù)上述處理過程，這樣，通過電流跟蹤就可以得到由程序自由控制的并網(wǎng)輸出電流[3]。1光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)組成圖2逆變輸出級(jí)控制框圖單相太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能光伏電池陣列、具有最大功率跟蹤的DC-DC變換器及DC-AC交直流逆變器組成，完成了將太陽能電池陣列輸出的直流電變換為交流電，經(jīng)過交流濾波后把正弦波交流電送入電網(wǎng)的工作過程。光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1。3軟件設(shè)計(jì)圖3

5、圖1光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖主程序系統(tǒng)采用兩級(jí)式設(shè)計(jì)，二者相對獨(dú)立，由直流母線電壓產(chǎn)生聯(lián)系：前級(jí)DC-DC變換器為升壓斬波器，采用Boost結(jié)構(gòu)，將光伏電池(PV)電壓變換到穩(wěn)定的直流母線電壓，并通過MPPT控制調(diào)節(jié)DC-DC變換器的占空比來調(diào)節(jié)光伏陣列的輸出功率，實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)的跟蹤。后級(jí)DC-AC逆變器的主電路結(jié)構(gòu)為單相全橋逆變電路，為輸出電流受控的電壓型有源逆變器，逆變器的輸出側(cè)呈現(xiàn)受控電流源特性，其中開關(guān)器件采用絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)，開關(guān)管的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)來源于TMS320LF2407產(chǎn)生的SPWM波經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后的信號(hào)。DC／AC逆變主電路維持DClink中間電壓穩(wěn)

6、定并將電能轉(zhuǎn)換成220V，5OHz的正弦交流電。最終通過交流LC濾波電路濾除高頻分量，把與電網(wǎng)電壓同頻和同相的并網(wǎng)逆變器輸出的正弦電流并人電網(wǎng)。當(dāng)系統(tǒng)檢測到外部故障時(shí)，可立即將DC/DC變換器與DC/AC逆變器從電路中切除，實(shí)現(xiàn)逆變器的可靠隔離和保護(hù)。該系統(tǒng)程序主要由主程序、PWM中斷子程序和捕獲中斷子程序組成。主程序主要完成特殊寄存器以及外部事件管理器中寄存器的初始化，并對變量和常量進(jìn)行定義，在主循環(huán)里完成多個(gè)非中斷的功能，一旦中斷來臨，程序就跳到相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序；即主要完成系統(tǒng)的啟動(dòng)、監(jiān)控、故障檢測保護(hù)，最大功率點(diǎn)跟蹤及通信等功能；PWM中斷子程序主要實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)逆變電流

7、環(huán)調(diào)節(jié)，A／D檢測及SPWM波的輸出功能；捕獲中斷子程序的主要功能是實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)逆變電流同頻、同相跟蹤電網(wǎng)電壓[4]。4仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果2逆變輸出級(jí)控制為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的并網(wǎng)輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻同相[1]，逆變器的控制部分采用TI公司生產(chǎn)的高速DSP芯片TMS320LF2407A作為控制核心，該芯片具有程序存儲(chǔ)器更大、A/D轉(zhuǎn)換速度更快、處理性能更光伏并網(wǎng)發(fā)電實(shí)驗(yàn)裝置由Boost升壓(55V／168V)電路、全橋逆變器和升壓變壓器(95V／220V)組成，光伏最大功率點(diǎn)工作電壓為55V，負(fù)載為電阻負(fù)載。數(shù)字鎖相系