基于DSP的光伏并网电源输出电流锁相研究.pdf

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1、第24卷第4期空军雷达学院学报VO1．24No．42010年8月JournalOfAirForceRadarAcademA．u2．2010文章编号：1673—8691(2010)04—0281—04基于DSP的光伏并网电源输出电流锁相研究邹昱(空军雷达学院三系，武汉430019)摘要：为将软件锁相技术应用于光伏并网电源，研究了基于DSP的软件锁相实现．为提高锁相速度，基于传统锁相控制的方法，提出了一种基于PJ控制的软件锁相方案．该方案是将PI调节器引入相位误差的控制，光伏并网电源通过软件锁相后输出电流能够快速可靠地跟踪电网电压．实验结果证明，基于PI调节器的

2、软件锁相方案能够非常理想的实现输出电流与电网电压的同频同相，能够不降低锁相精度而提高锁相速度，具有工程应用价值．关键词：数字信号处理器；PI调节器；软件锁相；光伏并网电源中图分类号：TM46文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673-8691．2010．04．014锁相技术目前广泛的应用于UPS电源与光伏并网电源为应用背景，对先调频后调相的软件锁并网，其研究集中在软件锁相．软件锁相同模拟锁相方法进行了研究，提出了改进方案．相相比，省去了复杂的硬件电路，解决了直流零点漂移问题，在具体应用中具有很强的灵活性_lJ．1基于DSP光伏并网电源硬件组

3、成但是，软件锁相较模拟锁相速度要慢，因而提高软为了进行实验研究，搭建了光伏并网电源模件锁相的速度是目前研究的热点．目前软件锁相拟装置，具体的组成框图如图l所示．采用直流电的研究多以高性能的DSP作为软件锁相的硬件平压源与电阻。构成模拟的光伏电池．图1中台，锁相的方式分为指针归零法、先调频后调相、DC．AC逆变器采用单相全桥拓扑结构，由4只MOS．同时调频调相3种L3J．指针归零法只适用于频率稳FET组成，驱动电路采用单电源供电的驱动芯片定的场合，锁相速度最快；先调频后调相适用于IR2110．滤波器采用LC滤波器，T为工频变压器，各种场合，并且原理简单，工程实

4、现容易，不足之并带有电流反馈绕组．盈为负载．其中控制电路以处为锁相速度依赖于初始相位；同时调频调相的TMS320F2812为核心，还包括电压检测电路、输出方法工程实现复杂，但锁相速度较快．本文以光伏电流检测电路、过零检测电路J．⋯⋯⋯⋯：模拟光伏电池：工频：L图1光伏并网电源硬件组成框图2基于DSP的软件锁相实现模拟锁相环(PLL)是一个相位误差控制系统，将参考信号与输出信号之间的相位进行比较，产收稿日期：2010．01．04作者简介：邹~：(1983-)，女，助教，主要从事电路与系统研究282空军雷达学院学报2010血生相位误差电压来调整输出信号的频率以达

5、到与期为～(取决于T1PR寄存器)．定义一个桥臂上参考信号同频的目的．基本的模拟锁相环路是由管的占空比为D，并网电源的输出电压周期为鉴相器(PD)、环路低通滤波器(LF)、压控振荡器=7"1rwM×Ⅳ(Ⅳ为正弦表的载波次数)．通过2个中(vco)组成，如图2所示．鉴相器将相位误差转换断服务程序INT0与CAP1来实现锁相．TMS320F2812为电压信号；环路低通滤波器的作用是提高锁相软件锁相程序流程如图3所示，SPWM产生程序流回路的稳定性；压控振荡器根据输入电压产生相程如图4所示．应的频率，最后通过频率的动态调节实现锁相的目的[5]．1保护现场J：N图2

6、模拟锁相环结构框图兰／Y光伏并网电源一般需要解决3个问题：最大功读CPUTIMER0(测频率，计算)率点跟踪，输出电流锁相，逆变_6』．逆变采用SPWM计算修改T1PR(调整输出频率)调制实现，首先DSP离线计算出360点正弦值，通F_flage=1过定时器1下溢中断服务(下溢中断周期定义为CPUTIMER0清零、，wM)周期，根据正弦指针(sinpointer)在正弦表T2CNT=0(定时器2为CAP1计数器)CPUTIMER0清零(sintable[sinpointer]，正弦表大小为N=360)中选_开启CAP1中断：开启定时器2择占空比来修改CMPR

7、1与CMPR2寄存器，产生4路带死区的SPWM驱动开关管，从而实现逆变．在最大功率点跟踪上，本文采用了最简单的固定电压法，通过PI调节器控制SPWM的调制比()来(a)INT0中断服务程序保持直流母线电压=0．5恒定．输出电流锁相采用DSP软件锁相方式来实现．根据模拟锁相环的原理可知，只要能够利用DSP分别实现鉴相器、压控振荡器以及环路低通滤波器的功能就可以实现DSP软件锁相的功能．2．1鉴相器与压控振荡器鉴相器的实现可以通过DSP的INTO中断，与CAP1中断通过定时器分别测出周期与相位误差．通过将该相位误差进行量化处理，可以转换成电压误差信号．压控振荡器

8、是锁相的执行单元．当测得参考电压频率改变时，立刻使输