利用DSP功率電感5kW離網(wǎng)型光伏逆變器設(shè)計(jì)

太陽能光伏發(fā)電是當(dāng)今世界上最有發(fā)展前景的新能源技術(shù)，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)按照系統(tǒng)運(yùn)行方式的不同可分為離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)以及混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)。隨著我國(guó)光伏發(fā)電系統(tǒng) 的迅速發(fā)展，尤其是光伏屋頂計(jì)劃的實(shí)施，國(guó)內(nèi)對(duì)離網(wǎng)型光伏逆變器的需求將越來越大。離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是由光伏電池陣列、控制器、逆變器、儲(chǔ)能裝置等 環(huán)節(jié)組成，如圖1所示，其中逆變器是光伏系統(tǒng)中重要的器件之一，其可靠性和轉(zhuǎn)換效率對(duì)推行光伏系統(tǒng)、降低系統(tǒng)造價(jià)至關(guān)重要。

目前，國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品主要存在以下不足：a.大多采用單片機(jī)控制，實(shí)時(shí)性差，數(shù)據(jù)處理及通信能力有限;b.采用變壓器，體積大、笨重;c.輸出電壓精度不高，不能滿足社會(huì)發(fā)展的需要。本文提出了5kW光伏控制器的設(shè)計(jì)方案，可以廣泛用于離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，具有體積小、重量輕、輸出電壓精度高、波形好、現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控等特點(diǎn)。

5kW離網(wǎng)型光伏逆變器基本結(jié)構(gòu)

光伏逆變器的結(jié)構(gòu)如下所示，包含一次回路和二次回路兩部分，其中一次回路由輸入濾波電路、Boost升壓電路、全橋逆變電路和輸出濾波電路等組成，二次回路由TMS320Fz812控制器電路、信號(hào)檢測(cè)電路、人機(jī)交互電路和通訊電路組成。下面就5kW離網(wǎng)型光伏逆變器的硬件主電路和控制策略進(jìn)行設(shè)計(jì)。

5kW離網(wǎng)型光伏逆變器硬件設(shè)計(jì)

目前，常用的離網(wǎng)型逆變電路主要有三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：工頻隔離單級(jí)逆變器、高頻隔離兩級(jí)逆變器和無隔離兩級(jí)逆變器。經(jīng)理論計(jì)算和實(shí)踐驗(yàn)證，使用一種更適合用在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：無隔離兩級(jí)逆變，也叫做Boost逆變器，如圖3所示。

通過輸入濾波電路對(duì)光伏太陽能輸入的48V直流電進(jìn)行濾波處理，然后通過Boost升壓電路進(jìn)行升壓，采用全橋逆變進(jìn)行逆變處理，輸出SPWM波，最后經(jīng)過LC低通濾波器進(jìn)行濾波，輸出50Hz頻率的正弦波。

1、輸入濾波電路的設(shè)計(jì)

輸入濾波電路是由濾波電容組成，用來減小輸入端電壓的脈動(dòng)，假設(shè)變換器傳輸最大功率為Pmax，由輸入輸出功率相等可得出一個(gè)周期內(nèi)輸入濾波電容所提供的能量約為

2、Boost電路

Boost電路如圖4所示，其中Q為全控型的功率器件IGBT，Boost電路是一種輸出電壓等于或高于輸入電壓的非隔離直流變換電路，當(dāng)光伏控制器的輸入電壓在允許范圍波動(dòng)時(shí)，通過控制功率開關(guān)器件Q的導(dǎo)通比D，使輸出電壓保持穩(wěn)定。

根據(jù)Boost電路中電感電流是否連續(xù)可以分為電感電流連續(xù)、電感電流斷續(xù)和電感電流臨界連續(xù)三種工作模式。當(dāng)工作于臨界工作模式時(shí)，電感的取值滿足式(3)。