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全国第三届特种电源学术年会论文集
原慧军1,王效华1,徐进1,刘伟2
(1.南京农业大学工学院,南京210031;2.南京冠亚电源设备有限公司,南京210032)
摘要:介绍光伏并网逆变器的基本原理和拓扑结构基础上,提出基于TMS320F2407型DSP的单相电
压源输入、电流输出控制方式的并网逆变器设计方案.采用电导增量法跟踪控制太阳电池的最大功率点,利用
TMS320F2407芯片产生相应的SPWM波控制功率器件的导通与关断,使用零电流跟踪误差控制实现并网电
流无静差的跟踪电网电压.最终实现快速稳定追踪太阳电池最大功率,并以与电网电压同频、同相正弦电流
波形送入电网,提高了系统逆变效率和可靠性。
关键词:并网逆变器;.IMS320LF2407;MPPT;光伏发电
随着不可再生能源减少、电力紧张、环境污染等日趋严重问题出现,太阳能光伏等可再生能源发
电技术引起人们注意。在国外,近年来太阳能光伏电源已开始由补充能源向替代能源过渡,并从偏远无
电地区中小功率独立发电系统向并网发电系统的方向发展。光伏并网发电是光伏技术应用发展的趋势,
其中的核心部件之一并网逆变器是将太阳电池发出的直流电能变换成正弦波交流电,直接输送到电网,
可广泛应用于普通住宅、屋项和别墅,新型光伏集成建筑的并网发电系统中,大型光伏电站等场所;
其性能优劣对光伏并网发电系统影响巨大。因此研究并网逆变器的控制设计具有重大意义和重要的应
用前景【11。,
l并网逆变器工作原理
单相光伏并网逆变电源是将太阳电池发出的直流电变换为正弦波交流电,经过交流滤波后输送到
电网。其采用的是输入电压源方式为主、输出控制采用电流控制方式的全桥逆变电路。通过控制逆变
器的输出电流频率和相位跟踪电网电压的
频率和相位,幅值保持正弦输出,即可达
到并网运行的目的。其中u叠是电网电压,ui
是并网逆变器输出的高频SPWM电压波,
主电路逆变桥左右桥臂分别加上相位差互
为1800的SPWM脉冲,经过交流侧LCL滤除
高频载波信号后,向电网馈入与其同频同
相的正弦波电流。其原理图如图l所示。
2光伏并网逆变嚣系统设计
2.1盯ⅥS320LF2407特点
图l光伏并网逆变器原理图
TMS320LF2407是美国TI公司推出
的一种低价格、高性能的16位定点运算DSP,其性价比极高,因其内部集成的PWM模块,使其在电机
为数据存储器,64K为I/0寻址空间。③丰富的片内资源。含lO位A/O转换模块、控制器局域网络(CAN)
2.0B模块、串行通信接口、16位的串行外设接口模块等。④有两个事件管理器模块EVA和EVB,每
个含两个16位通用定时器和8个16位的PWM通道。⑤强大的指令集。有单周期乘/力口指令,块移动、
多条件转移和调用等指令。⑥遵循IEEEll49.1标准的片内JTAG仿真逻辑。
2.2系统结构
220 全国第三届特种电源学术年会论文集
光伏并网逆变器的系统结构如图2所示。光伏并网逆变器主要由前级DC/DC直流升压电路和后级
220W50Hz的正弦交流电。最终通过交流LCL滤波把与电网电压同频和同相的并网逆变器输出的正弦
电流并入电网。
太阳能
电池
阵列 酬畿矧娑陬叶帕
早陶曩I隰DC/DC堑2 藿蒌l I笔塞嘉柒lI粪鬟
丽引TMS320LF2407H蕊
图2光伏并网逆变器系统结构框图
3最大功率点跟踪控韦I](MPPT)
太阳能电池的最大功率点是随着日射强度和表面温度的变化在不断变化,因其存在的一个最大功
率点对应唯一的电池输出电压【3】。故利用导纳微分法的太阳能电池输出功率对电压的微分在最大功率
点始终为0。通过调节太阳能电池的输出电压使其
趋近最大功率点时的输出电压,就可以实现最大功
率点的跟踪。
检测太阳能电池输出直流
具体的计算流程图如图3所示}其中Ud(t1)和 电压Ud和输出直流电流ld
h(t1)分别表示太阳能电池的输出电压和电流上一
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