太阳能并网逆变器的方案设计，有完整硬件模块以及算法

　　带死区的比较器已通过简单的VHDL语言编程实现了，其关键语句如下：

　　IF ((sin_C1-S)>=triangle) THEN

　　spwm1_c1='1';

　　ELSE

　　spwm1_c1='0';

　　END IF;

　　IF ((sin_C1+S) = triangle)THEN

　　spwm2_c1='1';

　　ELSE

　　spwm2_c1='0';

　　END IF;

　　其中S为设置死区的参数，(sin_C1-S)>=triangle表示三角波与

的比较来生成spwm1，(sin_C1+S) = triangle表示三角波与

的比较来生成spwm2。

　　3.谐波抑制技术

　　上节的SPWM调制技术实际上就是一种很好的谐波抑制技术，方波调制尽管直流利用率高，但输出电压的谐波含量也高，且正弦度较差;而SPWM调制能获得较好的正弦波，目前已被广泛应用，但其谐波问题仍然不可忽视。在光伏发电SPWM 逆变电源中，逆变电源产生的3～20次谐波含量比较大，理论上有源滤波器虽然可以有效地抑制谐波，但由于其技术复杂、成本较高，而未能获得广泛应用。在实际应用中，由于无源滤波器成本低，相对于有源滤波器更加稳定、可靠，无源滤波器既可以抑制谐波，也可以进行无功补偿，因此，本设计采用无源滤波器来抑制谐波。

　　在逆变器输出级采用LC低通滤波器，为了进一步降低高频纹波，每个半桥电路采用四阶Butterworth滤波器，电路结构如图8所示。

　　　这里电感L1的选择的至关重要，除了满足滤波要求之外，它还直接决定着开关管的最大开关电流，开关管开关电流的大小决定着最大可能的输出功率，当电感L1选得较大时，虽然滤波效果好，但开关电流小，输出不了大的功率，L1选得较小时开关管的电流较大，功率损耗增大，且影响开关管的安全。所以L1值的大小要综合考虑。C1由开关管频率和逆变输出频率(50Hz)来确定。一般取截止频率为开关频率的1/10~1/20;L2、C2的主要作用是进行二次滤波，取值较为灵活。由于电路对称，因而对称的另一侧滤波器参数与本侧相同。

　　4.相位跟踪

　　相位跟踪采用数字跟踪技术，在FPGA内部实现，实现市电的相位与逆变器输出的正弦电压的相位一致，从而才能保证可靠的并网。相位跟踪实现原理如图9所示。

　　将DC-AC输出信号和50Hz市电信号经过AD采样后分别通过一个比较器，使其变换为50%占空比的方波数字信号，将两个方波信号通过一个异或门鉴相后可以得到DC-AC输出信号和50Hz市电信号相位的差值，将此差值通过一个数字环路滤波器滤除鉴相器输出的高频分量，数字环路滤波器输出控制FPGA内部正弦信号发生器产生信号的相位，从而有效调节DC-AC输出信号的相位，使其与50Hz市电同步。

　　5.PWM波形产生

　　由于光伏电池的直流电压较低，一般为几十伏，而电网电压为220的有效值，所以要采取升压的方式，升压的方式有两种：一种是在逆变后正弦交流电后面采用变压器升压，另一种是在光伏电池输出后采用DC-DC变换。由于从较低的电压升到高压的工频变压器不易做，效率也较低，而采用DC-DC变换具有效率高，所以本设计拟采用第二种方案。

　　DC-DC变换环节的PWM产生原理与SPWM原理类似，通过采集DC-DC输出电压值来调节PWM脉冲的宽度，保证DC-DC输出的直流高压稳定。

　　6.AD转换控制

　　由于本设计要采集滤波电感电流、逆变输出电压、市电电压等五路数据，要用到AD转换芯片，其转换控制逻辑仍在此片FPGA中实现，由FPGA的专用时钟引脚给AD转换芯片提供时钟，其他的读、写、转换结束等控制逻辑具有FPGA实现。

　　7.保护模块

　　对于负载过流以及逆变输入直流电压的欠压保护功能的实现，本设计方法是在FPGA内部设计一个保护控制模块：将AD转换器采集到的输出电流值和逆变输入直流电压值与设定的电流、电压值相比较，当其中一路的电压值小于或电流值大于所设定的值时，输出过压过流保护信号至SPWM产生模块，封锁SPWM信号的输出，使输出全为低电平，从而达到了保护开关管及负载的目的。