基于CPLD的光伏逆變器鎖相及保護(hù)電路設(shè)計
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根據(jù)圖2給出的數(shù)字鎖相環(huán)的原理框圖，可用VHDL語言分別對該系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。其中數(shù)字濾波器由K模計數(shù)器組成，數(shù)控振蕩器包括脈沖加，減控制電路和N分頻器等。
2．1 數(shù)字鑒相器
數(shù)字鑒相器通?？蛇x用邊沿控制型鑒相器、異或門鑒相器、同或門鑒相器或JK觸發(fā)器組成的鑒相器等。本數(shù)字鑒相器是一個相位比較裝置，主要通過比較輸入信號V1(相位φ1)與輸出信號V2(相位φ2)的相位來產(chǎn)生一個誤差信號Vd，其相位差為△φ=φ1-φ2。當(dāng)△φ=φe(輸入信號脈寬的一半)時，其鑒相器輸出為方波，屬于相位鎖定階段。在這種情況下，只要可逆計數(shù)器的K值足夠大，其輸出端就不會產(chǎn)生進(jìn)位脈沖或借位脈沖。在環(huán)路未鎖定時，若△φφe，其輸出脈沖的占空比小于50％；而當(dāng)△φ>φe，其占空比大于50％，該輸出電壓Vd將加到K?？赡嬗嫈?shù)器的UPDN輸入端。
2．2 數(shù)字濾波器
計數(shù)器可設(shè)計成一個17位可編程(可變模數(shù))可逆計數(shù)器，計數(shù)范圍為23～217，可由外部置數(shù)DCBA控制。其輸入頻率fk=Mfc。當(dāng)鑒相器輸出Vd為高電平時，K模計數(shù)器進(jìn)行減計數(shù)，計數(shù)到“0”時，輸出一個借位脈沖DN；而當(dāng)鑒相器輸出Vd為低電平時，K計數(shù)器進(jìn)行加計數(shù)，當(dāng)計數(shù)到某一設(shè)定值“DCBA”時，將輸出一個進(jìn)位脈沖UP。UP和DN可作為脈沖加／減電路的“加”和“扣”脈沖控制信號。
2．3 數(shù)控振蕩器
本電路由D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器和與門、或門等電路組成。當(dāng)數(shù)字濾波器UP輸出端輸出一個進(jìn)位脈沖時，系統(tǒng)便在INC下降沿到來后，在脈沖加／減電路的輸出端fout插入一個脈沖信號，也就是使相位提前半個周期；反之，當(dāng)數(shù)字濾波器DN端輸出一個借位脈沖時，在DN下降沿到來后，系統(tǒng)就會在脈沖加／減電路的輸出序列中扣除一個脈沖信號，也就是使相位滯后半個周期，且這個過程是連續(xù)發(fā)生的。這樣，脈沖加，減電路的輸出經(jīng)N分頻器模塊(ncount)分頻后，即可使輸出信號的相位接受調(diào)整控制，最終達(dá)到鎖定。當(dāng)環(huán)路鎖定后，輸出與輸入信號之間會存在一定的相位誤差。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/191870.htm
3 保護(hù)電路的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
本系統(tǒng)中的保護(hù)電路主要由PWM波形監(jiān)視模塊和系統(tǒng)參數(shù)監(jiān)視模塊組成，其保護(hù)電路結(jié)構(gòu)如圖3所示。
圖3中的脈寬異常檢測模塊由3個9位使能計數(shù)器組成，DSP輸出的三路PWM信號分別作為計數(shù)器的使能信號輸入。當(dāng)控制信號有效時，計數(shù)器開始計數(shù)，計數(shù)器的上限值為400，即200μs，當(dāng)控制信號的有效寬度小于200 μs時(在本系統(tǒng)中DSP的控制周期為55μs)，即認(rèn)為該P(yáng)WM波正常，系統(tǒng)會將控制信號直接輸出；如果大于200μs，則認(rèn)為PWM波出現(xiàn)異常，此時系統(tǒng)將立即切斷PWM波的有效輸出而停機(jī)．并把異常中斷信號和異常狀態(tài)碼信息報告給DSP。共態(tài)導(dǎo)通模塊可用于監(jiān)視逆變器系統(tǒng)，從而控制半橋高低端的兩路對稱SPWM波信號，保證這兩路信號輸出不會出現(xiàn)共態(tài)導(dǎo)通的情況。另外，由模擬比較器產(chǎn)生的系統(tǒng)過電壓、過電流和溫度異常等報警信號，經(jīng)過數(shù)字濾波后，將送人PWM波處理模塊。這樣，在系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，即可由CPLD實(shí)現(xiàn)硬件上的停機(jī)保護(hù)動作。
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