利用C2000 MCU实施并网微型太阳能逆变器

，PLL控制器也位于该任务中。

　　2、4ms任务A1。A1 4ms定期任务。状态机处理器。

　　3、4ms任务A2。A2 4ms定期任务。所有测量均在该任务中计算。

　　4、4ms任务A3。A3 4ms定期任务。用户键检测便在这里，同时检测超出或者未达到运行状态范围，并发出故障指令。

　　5、4ms任务A4。A4 4ms定期任务。MPPT控制器与调试支持。

　　3.2.2 系统状态机

　　图16状态机

　　图16显示了任务A1中处理的状态机。不同状态代表不同的运行模式。

　　本系统中共有4种状态模式：

　　·上电

　　·待机

　　·开启

　　·故障

　　上电模式是系统上电的一种过渡模式。在这种模式下，系统进行一些初始化，之后，系统便自动进入待机模式。

　　待机模式是系统等待开启指令的一种模式。所有PWM和SCR控制信号都关闭。在这种模式下，所有测量均有效。系统探测外部状态，并检查系统是否可以开启。

　　当系统成功地从待机模式启动以后，系统进入开启模式。这种模式下，所有PWM和SCR控制信号均开启。系统开始向电网输电。

　　如果出现故障，系统进入故障模式，所有PWM和SCR控制信号均关闭。如果故障清除，则系统自动返回待机模式。

　　3.2.3 中断服务程序

　　本系统的中断服务程序（ISR）具有如下功能：

　　·读取ADC结果和部分测量计算。

　　·入网电流控制器

　　·SCR开/关控制

　　·紧急保护。一次侧冲击电流、二次侧过电压和输出电流保护。

　　·调试支持。把调试数据记录到缓冲器。

　　图17 ISR流程图

　　3.3 入网转换器控制器

　　图18显示了整个入网转换器结构。

　　图18控制器结构

　　3.3.1 PLL控制器

　　图19显示了PLL控制器系统

　　图19 PLL控制系统图

　　PLL系统由如下几部分组成：

　　·相位误差检测。检测基准和正弦波输出之间的相位误差。该检测功能在1ms任务A0中实现。

　　·PLL控制器。闭环控制器，控制器在1ms任务A0中执行。

　　·正弦波生成器。根据频率和采样时间生成正弦波；在ISR中完成这项工作。

　　3.3.2 电流控制器

　　为了设计电流环路，必须首先建造对象模型。这里可以使用小信号模型。

　　图20反激电路

　　假设反激电路如图6所示；另外，假设其在连续模式下工作。

　　图21反激连续模式电流

　　如果一次侧的MOS开启，则一次侧电流增加，Lp充电，并且能量被存储在其内部。因此，可得到如下方程式：

　　如果Q1关闭，则能量被立即传输至二次侧，ip很快降至零。在二次侧，二极管开启，次电感接过负载，并对C充电。可得到方程式（2）。

　　主电感Lp和次电感Ls具有如下关系：

　　把方程式（3）与方程式（2）组合得到：

　　利用这种平均状态空间方法，如果占空因数为d，则可以得到如下方程式：

　　对方程式（5）稍做改动得到：

　　去除高阶无穷小元素得到：

　　因此， 和 的关系为：

　　D的稳定状态为：

　　控制器环路为：

　　图22电流控制器环路

　　使用PI控制器时，控制器计算频率为22kHz。开环带宽必须设置为1到2kHz。

　　图8表明，闭环的反馈必须为一次侧电流ip，但在现实系统中，当Q1开启时其为中间点电流。如果转换器工作在连续模式下，则主反馈和次平均电流之间的关系为：

　　为了获得正弦波输出电流，次平均电流必须为正弦波；因此，必须把反馈电路改为如下模型：

　　图23修改后的电流环路

　　4 实验室测试波形

　　（CH3闭环输出电压，CH4闭环输出电流）

　　图24闭环输出电流和电压

　　（CH3入网电压，CH4入网电流）

　　图25入网电流和入网电压

　　（CH2入网电压，CH4入网电流）

　　图26系统开启时的电压和电流波形

　　（CH2入网电压，CH4入网电流）

　　图27系统关闭时的电压和电流波形

　　（主开关MOSFET的CH1 VGS，主开关MOSFET的CH3 VDS，Lr的CH4谐振电流）

　　图28主开关MOSFET的ZVS波形和Lr谐振电流

　　（CH4入网电流纹波）

　　图29入网电流纹波

　　5 其它

　　原理图，请参见《附件B》

　　6 参考文献

　　1、TMS320F2802x产品说明书，SPRS523G

　　附件A、电气规范

　　附件B、原理图