德州仪器（TI） 5KW微网逆变器系统设计方案

V供电的电源系统;实验完毕成为产品时，为了简化电路，需用内部只带蓄电池供电。

微网逆变器信号调理电路设计

由于DSP不能输入负电压，故逆变器的输出线电压和线电流，电网端的线电压和线电流总共12路信号要通过信号调理才能送入DSP。

电压互感器的选择

此系统输出是三相交流电，输出线电压为380V，故选择TV19E电压互感器，其输出负载电阻可以接0~500Ω，输出交流电压0~2.5V，此系统采用240欧的电阻，输出电压为-1.2V~1.2V。满足DSP的输入要求。电路如图3所示。

电流互感器的选择

此系统输出电流小于1A，故选择最大可以测量1A的电压型电流互感器TA1410，负载电阻用是200欧，输出电压为-1V~1V的交流电压。电路如图4所示。

图3电压互感器电路图

图4电流互感器电路图

电平提升电路的设计

由于DSP输入端不能输入负电平，故要对电压互感器和电流互感器的信号进行+1.25V的提升，使输入信号在0~3.3V之间。

微网逆变器开关驱动电路设计

为了实现微网逆变器、负载、电网间的连接，当电路出现故障，需要快速的切换，故电路中使用了静态开关(晶闸管)、交流接触器、空气开关。

微网逆变器电能计量电路设计

本系统采用两块ATT7022B分别对逆变器侧和电网侧进行电能计量。ATT7022B是一款高精度三相电能专用计量芯片，集成了6路差分输入二阶sigma-deltaADC，适用于三相三线和三相四线应用，在输入动态工作范围(1000：1)内非线性测量误差小于0.1%。主要功能包括：电能计量、参数测量、数字接口和数字校准。

微网逆变器DC-DC电路设计

为了输入实现MPPT，输入DC-DC采用BOOST电路。采用SG3525作为主控芯片。

微网逆变器蓄电池充放电电路设计

智能充放电器采用升降压拓扑结构，并用PIC单片机进行智能控制，电路既包括智能充电电路，也包括智能发电电路。

微网逆变器变压器设计

本系统逆变器输出三相交流电线电压为190V，结果三相升压变压器(变比1:2)升压到380V，并采用△-Y接法，功率5kw。此变压器起升压作用，另外起隔离作用。

软件设计和测试结果

根据前面分析讨论，研制一套基于TI公司的DSP芯片TMS320LF2812的5kw光伏并网发电装置。由于DSP强大的控制能力和数据处理能力，使整机硬件结构较为简单，除了主电路、取样检测电路和驱动电路外，所有的运算、数据处理均由DSP完成。因此合理有效的控制策略和简洁软件构架是该系统可靠运行的有力保证。根据前面的分析和光伏并网发电系统的基本要求，DSP应该完成最大功率点跟踪控制、独立供电运行控制、同步锁相与并网控制、孤岛检测保护控制及相应的其它保护。本章主要根据上述要求给出相应的软件架构及主要实验结果。

系统的整体软件构架

微网逆变光伏发电系统的目的是将光伏器件产生的电能优先供给本地负载使用，多余的电量回馈给电网，软件的设计不仅要准确可靠地体现控制思想，而且要保证系统稳定可靠，防止干扰信号对系统的影响。

同步锁相控制

光伏并网发电系统要实现并网，必须使逆变输出与电网电压的幅度、相位与频率达到一致，否则将会使电网谐波增加、电能质量下降，并产生并网环流，甚至造成光伏发电系统的损坏。因此在并网过程中必须进行同步锁相控制、输出电压幅度控制以满足并网的要求。根据IEEEStd1547-2003规定最大相位误差为20度，瞬时电压误差不能超过电网电压的10%、最大频率误差不能超过0.3Hz。图5为独立工作模式时纯电阻负载两端的电压波形。

孤岛检测与保护

孤岛效应是包括光伏发电在内的分布式能源必须重视的一个重要问题。所谓孤岛效应是指在分布式能源系统逆变器并网工作过程中，当市电输入被人为断开或出现故障而停止供电时，逆变器仍持续向局部电网供电，从而使本地负载的供电电源继续处于工作状态。

图5独立工作模式时纯电阻负载两端的电压波形

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