求基于DSP控制的三相光伏并网逆变器设计？

【专家解说】：

摘要：介绍了基于DSP控制的并网逆变器原理和软硬件设计。该装置主要应用于小功率分布式光伏并网发电系统，利用数字控制技术和智能功率模块实现太阳能到电能的转换，并且保证以单位功率因数输出高质量的电流波形，最后给出了样机实验，证明了该装置具有的较好性能。 关键词：DSP；最大功率点跟踪；逆变器；PWM控制 中图分类号: 文献标识码: 文章编号：

0 引言

随着太阳能的开发和应用，采用SPWM技术的并网逆变器装置在分布式光伏并网发电系统领域获得广泛的应用。与传统整流器相比，这种逆变器装置的主电路采用可关断的全控器件，可以实现电能的双向传输。这种逆变器装置不仅具有受控的AC/DC整流功能，而且还具有DC/AC的逆变功能。通过数字控制技术在并网逆变器交流侧可实现单位功率因数运行和正弦化电流波形，在分布式光伏并网发电系统中采用PWM并网逆变器可以在向电网馈送能量的同时，减少装置对电网的污染，实现高质量的并网发电。

本文描述一个应用于光伏并网发电系统，采用直接电流控制的三相电压源型PWM并网逆变器的设计过程，并对逆变器的控制策略进行了分析和研究，并采用三菱公司的智能功率模块IPM50RSA060和德州仪器（TI）公司的DSP芯片TMS320LF2407设计了原型样机。最后的实验结果表明采用PWM控制的逆变器适合应用于中小型功率光伏并网发电系统，且有广泛的应用前景。

1 光伏并网发电系统组成

光伏并网发电系统主要由太阳能电池板（即光伏阵列），并网逆变器,滤波电抗器和DSP控制电路构成。整个系统的结构如图1所示。

由图1可见光伏并网发电系统利用太阳能电池板将太阳能转化为直流电能，再利用并网逆变器的受控电流源特性，控制逆变器运行在发电状态,将直流电转化为交流电馈送电网。

图1 光伏并网发电系统机构图

整个系统能量的变换和传递过程，是利用IPM模块构成的并网逆变器路来实现的，而并网逆变器的控制则是通过DSP生成驱动主电路的PWM信号来完成。

2 并网逆变器控制原理

根据光伏并网发电系统的工作原理可知，并网逆变器是整个并网发电系统的核心装置，并网逆变器的性能决定着整个系统的性能。针对图l所示的光伏并网发电系统,本文所设计的并网逆变器采用三相半桥逆变器拓扑结构，其结构如图2所示。

图2 三相半桥逆变器拓扑结构

并网逆变器交流侧所输出的电压电流信号满足下列方程式

C=iksk－id（1）

L＋Rik=ek－Vdc(sk－sn)（2）

ek=ik=0（3）

其中

sk=（4）

其中k=a，b，c。

上述模型中L代表交流侧电感参数，R为电感中的寄生电阻，由于电感等效阻抗远大于电阻阻值，在系统设计过程中R对调节器设计影响可以忽略。

根据三相电压源型PWM并网逆变器的数学模型，可知并网逆变器通过控制三相电压源型逆变器桥臂输出电压来控制输出电流，在控制输出电流得同时，为提高光伏并网逆变系统发电量，充分利用在同等光照条件的光伏阵列所能提供的最大功率，在相应的光伏并网逆变器装置控制系统中引入了最大功率点跟