数字信号控制器在太阳能逆变器中的应用

该电源针对新能源发电系统的特点来设计制造，主要应用于太阳能电站，风力发电站，风、光、油、蓄互补发电系统和 户用太阳能供电系统。其工作原理可由框图2表示。

图2 逆变电源基本工作框图

其性能特点为：DSP芯片控制，智能功率模块组装，纯正弦波输出，输出稳压、稳频，具有过压、欠压、过载、短 路、输入极性接反等各种保护功能，而逆变效率≥85%，具有交流旁路功能，输入输出优异的EMI/EMC指标，可配备RS232/485接口，具有高可靠 性、高效率。

3.3太阳能并网逆变电源

太阳能并网逆变电源基本设计方案可用框图3(a)表示。

(a)

(b)

图3 (a) 太阳能并网逆变电源基本设计方案框图; (b) 以TMS320C2000 DSP为控制系统的太阳能并网逆变电源设计方案示意框图

该设计方案的性能特点为：DSC芯片控制，智能功率模块组装;MPPT(住宅用运行在最大功率点附近，即 MPPT工作方式)控制，适时追踪太阳能电池板的最大输出功率;纯正弦波输出，自动同步并网，电流谐波含量小，对电网无污染、无冲击;具有扰动检出技术， 实现运行控制;采用LCD、LED显示功能，其保护和报警功能齐全;RS232/485通讯，实现远程数据采集和监视;具有并网/独立运行功能。

技术指标：功率(例如1kW-50kW)：输入直流电压(200V-400V)，输出谐波失真率≤5%，过载能力150%、10秒，逆变效率>92%，使用环境温度-25℃~ +55℃。

3.2 DSC为控制系统的太阳能并网逆变电源设计方案 由于DSP芯片是DSC 核心部件，所以太阳能并网逆变电源设计方案是基于DSP技术的设计方案。值此以TMS320C2000 DSP为典型应用作分析。因为以TMS320C2000 DSP的平台能够最佳地响应太阳能逆变器多条实施线路的实时挑战。故以TMS320C2000 DSP为典型应用作分析。该TMS320028x，内核32位CPU以150MHz的最高频率运行，能够高效地执行在最大功率点下操作面板所需的高精 度算法，可确保最高的电源转换效率，甚至在最苛刻与不断变化的条件下也是如此。DC/AC转换器主桥的驱动由TMS320C 2000器件高度灵活的PWM模块执行并与片上高速12位ADC配合使用，调节所需的电流与电压，从而获得最常见的正弦波形。图3(b)为用 TMS320C2000 DSP为控制系统的太阳能并网逆变电源设计方案示意框图。太阳能并网逆变电源设计方案由控制系统和功率主电路两部分组成。

C2000片上高速12位ADC可对电池电压、电池温度、环境温度与计量计数器的模拟量迸行A/D转换。DC/DC变换环节调整光伏阵列的工作点， 使其跟踪最大功率点。所以在太阳能电池板后接Boost升压斩波器，将电压升到400V，这样设计有利于提高系统的效率，也便于后级全桥逆变器并网控制。 而DC/AC逆变环节主要使输出电流与电网电压同相位，同时获得单位功率因数。

对于控制系统，当控制电路上电后，首先检测电网参数和光伏电池的电压， 当网压正常时，全桥逆变器工作在PWM整流器状态，中间电压为400V左右。逆变器工作过程中，由控制芯片DSP检测中间电压、并网电流，如果中间电压过高或者并网电流超过最大电流时，由控制芯片封锁全桥逆变器和Boost升压斩波器的开关管控制脉冲，同时断开继电器。延时一段后再尝试重新启动，若故障仍然存在，则断开逆变器，DSP能快速响应命令。

太阳能电池输出的最大功率随着光照强度和温度的变化而变化，系统的最大功率跟踪由前级Boost升压斩波器控制。为实现与电网电压同频同相的并网电流，其由后级全桥逆变器控制。他们的控制都是由DSP芯片TMS320C2000 协调完成逆变器的设计。

除上述DSC为控制系统的太阳能并网逆变电源以外，本文还将对太阳能风力发电系统应用、太阳能及风力发电的控制器及风机并网逆变电源等技术与应用作简介。

4、太阳能风力发电系统应用

太阳能风力发电系统利用自然能源，取之不尽，用之不竭。它的利用不仅解决我国目前8000万无电居民的用电问题，而且可改善目前全球日趋严重的环境污染问 题。除此之外，它的利用给用户带来巨大的经济效益。据统计，架设5公里电线及以后的电费投资，远远大于太阳能风力发电系统的一次性投资。

风光互补发电系统见图4所示。由于太阳能与风能的互补性强，风光互补发电系统在资源上弥补了风电和光电独立系统在资源上的缺陷。同时，风电和光电系统在蓄电池组和逆变环节是可以通用的，所以风光互补发电系统的造价可以降低，系统成本趋于合理。

图4 风光互补发电系统组成示意图

5、太阳能及风力发电的控制器

控制器是有效控制太阳能或风机发出的电力向蓄电池充电，蓄电池向负载放电，使蓄电池在安全工作电压、电流范围内