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基于DSP的小功率光伏并网逆变器的设计

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作者:北京交通大学电气工程学院新能源研究所 杨军 金新民 童亦斌时间:2007-12-05来源:电子产品世界

  摘要: 介绍了1KW并网的设计。详细的介绍了的基本设计和关键技术,以及并网电流的控制策略。并在试验装置上,验证了的稳定性和控制策略的可靠性。

  关键词;;逆变器

  前言

  随着生态环境的日益恶化,人们逐渐认识到必须走可持续发展的道路,必须完成从补充能源向替代能源的过渡。利用的发展趋势,光伏发电系统将主要用于调峰电站和屋顶光伏系统。

  在系统中,并网逆变器是核心部分。目前并网型系统的研究主要集中于DC-DC和DC-AC两级能量变换的结构。DC-DC变换环节调整光伏阵列的工作点使其跟踪最大功率点;DC-AC逆变环节主要使输出电流与电网电压同相位,同时获得单位功率因数。其中DC-AC是系统的关键设计。

  太阳能光伏并网系统结构图如图1所示。本系统采用两级式设计,前级为升压斩波器,后级为全桥式逆变器。前级用于最大功率追踪,后级实现对并网电流的控制。控制都是由DSP芯片TMS320F2812协调完成。

图1 光伏并网系统结构图

  逆变器的设计

  太阳能并网逆变器是并网发电系统的核心部分,其主要功能是将太阳能电池板发出的直流电逆变成单相交流电,并送入电网。同时实现对中间电压的稳定,便于前级升压斩波器对最大功率点的跟踪。并且具有完善的并网保护功能,保证系统能够安全可靠地运行。图2是并网逆变器的原理图。

图2 逆变器原理框图

  控制系统以TI公司的TMS320F2812为核心,可以实现反馈信号的处理和A/D转换、DC/DC变换器和PWM逆变器控制脉冲的产生、系统运行状态的监视和控制、故障保护和存储、485通讯等功能。 实际电路中的中间电压VDC、网压、并网电流和太阳能电池的电压电流信号采样后送至F2812控制板。控制板主要包括:CPU及其外围电路,信号检测及调理电路,驱动电路及保护电路。其中信号检测及调理单元主要完成强弱电隔离、电平转换和信号放大及滤波等功能,以满足DSP控制系统对各路信号电平范围和信号质量的要求。驱动电路起到提高脉冲的驱动能力和隔离的作用。保护逻辑电路则保证发生故障时,系统能从硬件上直接封锁输出脉冲信号。

  在实现同频的条件下可用矢量进行计算,从图3可以看出逆变器输出端存在如图3a所示的矢量关系,对于光伏并网逆变器的输入端有下列基本矢量关系式:

  Vac=Vs+jωL

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