三相光伏并网逆变器软件框架.ppt

Software Design -PV500KTL Solar Inverter ChenGe 2012-07-17 Introductions 系统软件 1.主控软件 DSP部分控制软件 CPLD逻辑控制软件 2.监控软件 ARM触控显示软件 汇流箱数据采集软件 数据采集器通讯软件 上位机后台监控软件 远程遥信及下发软件 目录 1.主控软件 1.1.电路拓扑分析 1.2.坐标变换分析 1.3.解耦控制原理 1.4.矢量控制原理 1.5.软件锁相原理 1.6.最大功率跟踪 1.7.孤岛效应研究 1.8.电压跌落研究 目录 2. 监控软件 2.1.监控系统说明 2.2.通信拓扑结构 2.3.通信协议说明 2.4.触控显示软件 2.5.汇流采集软件 2.6.数据采集系统 2.7.后台监控软件 2.8.远程遥信软件 1.1.电路拓扑分析 1.1.1.主控系统概述 1.1.2.系统硬件框图 1.1.3.系统硬件拓扑 1.1.4.等效硬件拓扑 1.1.5.硬件拓扑分析 1.1.1.系统硬件概述 系统主控部分主要功能 完成实时数据采样 完成故障信息判断 完成实时数据上传 完成闭环控制计算 完成驱动波形生成 系统包含的主要集成芯片如下 1.主控芯片：TMS320F28335PGFA 2.逻辑芯片：EMP570T144 3.模数芯片：AD7606BSTZ 1.1.2.总体硬件框图 1.1.3.系统硬件拓扑 1.1.4.等效硬件拓扑 由于本系统为500kw并网系统，变压器外接，不包含在系统之内，因此整体拓扑分析时可将变压器等效为电网一部分，考虑线路阻抗及光伏电池板的等效电阻，系统可以等效如下拓扑结构。 1.1.5.硬件拓扑分析01 如等效硬件拓扑图 根据基尔霍夫电压定律可得： 1.1.5.硬件拓扑分析02 写成矩阵形式如下： 1.1.5.硬件拓扑分析03 可得abc轴状态方程如下 ： 1.2.坐标变换分析 1.2.1.克拉克变换分析 1.2.2.等长变换和等功率变换分析 1.2.3.帕克变换分析 1.2.1.克拉克变换分析01 对abc三相进行克拉克变换 1.2.1.克拉克变换分析02 由上图可知 （2/3系数见1.2.2分析） 1.2.3.帕克变换分析01 令alpha轴随角频率逆时针转动并使之为d轴，垂直于d轴设q轴，得帕克变换，其中d为有功，q为无功 1.2.3.帕克变换分析02 由上图可得 1.2.3.帕克变换分析03 可得dq轴状态方程如下 1.2.3.帕克变换分析04 由上述分析可知：经过坐标旋转变换后，三相对称静止坐标系中的基波正弦变量将转化成同步旋转坐标系中的直流量，简化了控制系统的设计，但从dq轴状态方程可以看出，这是一个强耦合系统，q轴电流的变化对d轴的电流有影响，而d轴电流的变化对q轴也有影响，即d、q轴电流除受控制量Ud、U。影响外，还受耦合项、扰动和网侧电压的影响。 1.3.解耦控制原理 1.3.1.解耦控制原理 1.3.2.解耦控制框图 1.3.1.解耦控制原理01 由dq轴的状态方程可得 1.3.1.解耦控制原理02 由于dq变换之后系统是一个强耦合系统且受网侧电压的影响，因此需要采样前馈解耦控制策略。由于耦合相为、因此需对这两项解耦，同时加入网压前馈。控制采用PI控制。可设计的控制方程如下-1。 经运算可得dq轴最终状态方程如下-2。 1.3.1.解耦控制原理03 1.3.2.解耦控制框图 1.4.矢量控制原理 1.4.1.矢量控制原理 1.4.2.矢量控制扇区判断 1.4.3.矢量控制作用时间判断 1.4.4.矢量控制波形产生 1.4.5.矢量控制调制比说明 1.4.6.矢量控制直流电压利用率分析 1.4.7.矢量控制瞬时功率计算 1.4.1.矢量控制原理01 1.4.1.矢量控制原理02 三相逆变器的开关信号(Sa，Sb，Sc)可以产生8种基本工作状态，如图2-4所示，即：100、110、010、011、001、101、111、000，这八个矢量就称为基本电压矢量，可分别命名为U0(000)、U1(001)、U2(010)、U3(011)、U4(100)、U5(101)、U6(110)、U7(111) 。 在八种矢量中U0、U7称为零矢量，其余六个基本电压矢量是有效的，称做非零矢量。 1.4.1.矢量控制原理03 在每一个扇区，选择相邻的两个电压矢量以及零矢量，按照伏秒平衡的原则来合成每个扇区内的任意电压矢量。 1.4.1.矢量控制原理04 式中，Uref为期望电压矢量；T为采样周期；Tx、Ty、To分别为对应两个非零电压矢量Ux、Uv和零电压矢量Uo在一个采样周期的作用时间；其中Uo包括了Uo和U7两个零矢量。 矢量Uref在T时间内所产生的积分效果和