基于TMS320F2802的實施并網(wǎng)微型太陽能逆變器設(shè)計

　　2.3單相全橋逆變電路

　　本文中單相全橋逆變電路的驅(qū)動波形是通過調(diào)制法得到的，信號波和載波的產(chǎn)生以及調(diào)制都是通過DSP2812實現(xiàn)的。SPWM有三種調(diào)制方式：同步調(diào)制、異步調(diào)制和分段同步調(diào)制，本設(shè)計輸出頻率是50Hz，頻率不是太低，所以采用同步調(diào)制方式。

　　2.4 LC低通濾波器

　　SPWM波中含有載波頻率的整數(shù)倍及其附近的諧波分量。為了獲得良好的輸出電壓波形，必須利用LC低通濾波器消除高次諧波。隨著載波比的升高，最低次諧波離基波越遠，也就更容易進行濾波，提高載波比將有效改善輸出電壓質(zhì)量，但載波比的提高受制于功率開關(guān)器件的開關(guān)速度以及開關(guān)損耗等因素，LC低通濾波器的選取主要考慮幾個方面的因素，噪聲、抑制能力、輸出阻抗、逆變電流應力。

　　設(shè)計中還要綜合考慮濾波電路的體積、重量以及制作成本，通常截止頻率選擇在開關(guān)頻率的1/10～1/20，本設(shè)計中選擇系統(tǒng)開關(guān)頻率為18kHz，逆變器輸出交流電源頻率為50Hz，初步確定截止頻率為1kHz，濾波器中有兩個待定的參數(shù)，即濾波電感和濾波電容。

　　LC低通濾波器的結(jié)構(gòu)如圖5所示，3、5kW離網(wǎng)型光伏逆變器的控制策略SPWM控制技術(shù)在逆變電路中的應用十分廣泛，本文采用PID控制與閉環(huán)負反饋控制相結(jié)合的數(shù)字控制策略。

　　3.1控制脈沖的產(chǎn)生

　　本文采用TI公司的TMS320F2812為主控芯片，F(xiàn)2812共有兩個事件管理器EVA和EVB，每個都可產(chǎn)生8路的脈沖輸出，其中由全比較單元輸出3對互補的信號，每對互補信號的延遲時間可由相應的死區(qū)定時器產(chǎn)生，事件管理器利用內(nèi)部的定時器和比較單元產(chǎn)生相應的脈沖。文中通過EVA輸出一對互補的SPWM脈沖信號和一路獨立輸出的PWM信號，分別控制Boost升壓電路和逆變器電路。

　　3.2輸出頻率的計算

　　逆變器輸出SPWM脈沖信號的頻率是50Hz，SPWM波形每個正弦波周期輸出的點數(shù)主要取決于目標輸出正弦波的頻率和SPWM脈沖波的載波頻率。如SPWM的載波頻率為18kHz，要輸出的正弦波的頻率分別為50Hz，所需要的正弦表的點數(shù)N為3.3閉環(huán)負反饋控制DSP2812實時檢測輸出輸入的電壓、電流值，反饋到DSP內(nèi)部，經(jīng)PI調(diào)節(jié)后，改變相關(guān)寄存器參數(shù)，控制驅(qū)動脈沖的波形，實現(xiàn)實時閉環(huán)控制，系統(tǒng)的控制框圖如圖6所示，系統(tǒng)采用二個閉環(huán)負反饋調(diào)節(jié)，根據(jù)反饋信號的不同，實時調(diào)節(jié)輸出，使輸出穩(wěn)定。另外，當輸出電流信號突然增大到超過最大允許電流時，關(guān)閉PWM輸出，以保護逆變裝置不受損害。

　　4、5kW離網(wǎng)型光伏逆變器軟件設(shè)計

　　4.1 SPWM控制程序

　　本設(shè)計利用事件管理器的一個完全比較單元輸出一對互補的PWM脈沖，時鐘由通用定時器1提供，計數(shù)器的工作方式設(shè)置為連續(xù)增減方式。功率開關(guān)器件有一定關(guān)斷延遲，當同一橋臂的上管關(guān)斷時，下管不能馬上開通，否則將會由于短路而擊穿，使用DSP事件管理器的全比較單元中的死區(qū)控制器，在同一橋臂的開通與關(guān)斷間插入一個死區(qū)時間，防止短路現(xiàn)象發(fā)生，保護功率器件。SPWM程序主要包括：對EV初始化、相關(guān)變量初始化、正弦表的產(chǎn)生和CMPR1的重載，前3個功能都是在主程序中完成。正弦表產(chǎn)生語句如下：

　　4.2 A/D轉(zhuǎn)換中斷

　　服務程序R>A/D轉(zhuǎn)換的觸發(fā)源設(shè)置為EV中的事件源觸發(fā)，當AD單元接收到觸發(fā)信號時，自動開始A/D轉(zhuǎn)換，且將轉(zhuǎn)換結(jié)果自動存入結(jié)果寄存器ADC-RESULT中，當轉(zhuǎn)換結(jié)束信號到來時，進入ADCINT中斷服務程序進行相應處理。在中斷服務程序中首先讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，利用算術(shù)平均值濾波算法對轉(zhuǎn)換結(jié)果進行數(shù)字濾波，按一定關(guān)系轉(zhuǎn)換成相應的實際電壓和電流，計算電流和電壓的有效值，傳遞到主程序中進行判斷和諧波分析并通過液晶顯示出來，程序流程圖如圖8所示。