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基于DSP和FPGA的一种新型光伏并网控制方法

作者:时间:2012-12-13来源:网络收藏

仿真参数:标准环境(辐照度为1 000 W/m2,环境温度为25℃)条件下,500 kW光伏阵列的最大功率点电压650 V;最大功率点电流769 A;短路电流980 A;开路电压1 kV;直流母线电容C=0.022 7 F;滤波器电感L=0.3 mH;滤波器电阻R=0.03 Ω;直流母线电压PI调节器中比例、积分系数分别为0.2和15:3个FPGA控制器中的电流PI调节器参数均相同,其比例、积分系数为5 000和1 000;逆变器输出电流采样频率及其开关频率均为3 kHz。仿真波形如图2所示。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/148189.htm

c.JPG


在t=0.2 s时刻,并网逆变器开始启动运行,Upv在MPPT算法的作用下从开路电压1 kV开始逐渐下降,经过约0.55 s进入稳态,整个过程中Upv跟踪Uref效果良好。Ipv由零开始逐渐增加,经过约0.55 s达到稳态值。光伏阵列输出直流功率Pdc和逆变器输出交流功率Pac均由零逐渐增加,经过约0.55 s达到额定值500 kW,且整个启动过程及稳态情况下,Pdc与Pac近似相等。从0.2 s系统启动开始,ia由零逐渐增加,直至达到电流额定值,且其始终与电网电压ea同频同相。ia的总谐波畸变率THD仅在系统初始启动瞬间较大,一旦系统进入稳态,其THD迅速降至5%以内,满足电网谐波标准。
3.2 实验验证
为进一步验证所提控制方法的有效性,基于TMS320F2812型DSP和EP2C5T144C8型FPGA主控芯片研制相应的控制器,实际应用于某500 kW
逆变器中,其主要电路参数:满载MPPT电压Udc为450~820V,直流母线电容为112.8 mF,直流母线启动电压470 V,额定输出功率为500 kW。
现场并网运行ua和ia波形如图3所示。

d.JPG


可见,ia与ua同频、同相,证明了所提出的控制方法并网运行性能良好。

4 结论
基于DSP与FPGA,提出了一种适合系统的新型控制方法,设计了相应的控制器,并给出了仿真和现场试验效果,可见该控制方案具有以下突出优点:①系统稳定可靠。通过将电压外环控制及最大功率跟踪控制置于DSP芯片内,将带电压前馈的电流内环控制和SPWM驱动算法置于FPGA芯片内,且DSP与FPGA之间通过SPI总线使DSP快速运算的实时性和FPGA的高可靠性有机融为一体;②系统高度模块化。通过DSP控制器给出各相给定电流信号,且将三相电流控制分别置于3个FPGA控制器内,分解为3个单相电流控制,使各相电流控制之间相互独立,同时由于此3个FPGA控制器完全相同,便于即插即用,使系统的模块化程度更高。


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