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基于数字移相器的逆变器系统相位跟踪控制

作者:时间:2011-07-18来源:网络收藏

2 开环原理
开环方式具有速度快,控制简单,稳定等优点。既然的输入输出有确定的关系,那么就可以利用的思想进行开环控制。
是一个其输入输出信号具有确定关系的。输入输出信号的相位差由本身的传递函数决定,只与输入信号的频率有关。而实际上也是一类移。当两个级联时,通过设定移相器的传递函数,使移相器输入输出信号相位差值为的相反数,那么整个级联系统就能达到输入输出信号同频同相的效果。
相位开环控制原理如下:SPWM信号的由一组离散正弦调制信号产生,相邻元素之间相位差为固定值△,利用相位累加方式输出信号,工作原理类似于DDS。设每次相位增加的时间为AT,通过改变AT,就可以改变调制信号的频率。控制器首先对电网电压进行过零捕获,测得电网电压的频率f,并根据f算出并设置△T的值,使得逆变器输出电流的频率等于f。然后每当控制器检测到电网电压的过零中断时,根据关系R:P=R(f),重新设置调制信号的相位指针Pindex为固定初始相位P。这样调制信号的频率就严格等于电网电压的频率,避免由于频率测量误差引起相位累积误差。此时,相位误差主要取决于SPWM的载波频率。相位跟踪开环控制原理框图如图2所示。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/161811.htm

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3 相位跟踪开环控制软件实现
为了安全以及简化系统设计,实验利用MSP430F2544单片机产生SPWM信号模拟光伏逆变器。MSP430F2544内部具有16 MHz DCO时钟源,为系统主时钟。该型号单片机还具有两个16位定时/计数器:定时器A和定时器B,具有捕获定时功能。电网电压频率的测量由定时器B的CCR1模块进行测量。时间间隔△T由定时/计数器A的CCR0模块进行设置。图3为系统结构图。

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输入的正弦波信号模拟电网电压信号。由高速比较器LM311构成过零比较电路将正弦波信号整形成方波信号,然后传送给MSP430F2544进行捕获。若忽略LM51311的延时,则方波信号的上升沿即为正弦波的相位为零的时刻点。实际上,过零比较电路是一个相位捕获器。通过定时器记录相邻两个上升沿的时刻点,算出时间差,即可推出正弦波的频率。
后级滤波器采用单级L-C无源滤波器。滤波器的截止频率约为500Hz,而SPWM的载波频率约为33kHz,这样就能使输出正弦波失真度很小。
SPWM信号由单片机的两个定时器控制产生。定时器A的CCR0控制产生载波频率,而CCR1为调制值,即正弦波的离散值。定时器A设置为增计数模式,输出设为PWM复位/置位模式。当定时器的值等于CCR1时复位,等于CCR0时置位且定时器复位并从0开始计数。控制定时器B的CCR0产生正弦调制信号,每当CCR0等于定时器的值时单片机产生中断,根据相位指针Pindex将下一个正弦波的离散值写入定时器A的CCR1,这样输出正弦波的相位就增加一个△。只要改变定时器B的CCR0的值输出正弦波的频率就会发生改变。电网电压的过零脉冲信号由定时器B的CCR1进行捕获,由两级堆栈TB计算电网电压的频率f,并将相应的值写入定时器B的CCR0寄存器中。在每一个过零中断到来时,根据频率f与关系R:P=R(f)算出初始相位,并赋给相位指针Pindex,这样输出正弦波的相位就等于电网电压的相位。图4为相位跟踪开环控制的软件流程图。



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