基于SmartFusion的光伏逆变控制和功率管理方案

本文主要介绍基于Actel SmartFusion系列FPGA在光伏应用中的逆变控制和功率管理方案。随着社会的发展，可再生能源的应用越来越受青睐，光伏应用作为一项新兴技术正在高速发展。在基于光电流的系统中，电源逆变器控制着太阳能板和电池，以及负载之间的电流，将太阳能板输出的变化幅度很大的直流电压转换成干净的50Hz或60Hz的正弦电流，输出给负载或回馈到电网中去，整个系统如图1所示，其中A为太阳能电池板，B为逆变器控制和功率管理单元，C为功率开关管和DC-DC转换器，D是功率监控。

1. 概述

(1)方案比较

目前光伏逆变器的设计方案中核心控制器分为两类，一类是采用数字信号处理器做为主控制器，例如TI公司的TMS320C2000，另外一类则是采用单片机作为主控制器，例如Microchip公司的dsPIC30F2023单片机。由于单片机的外围性能和处理能力远远不如DSP处理器，所以逆变的性能自然会较差一些，例如控制精度较低，通信能力不强，交流相位偏移较大，谐波多等情况，影响输出的交流电能质量。

采用Actel公司的SmartFusion混合信号FPGA具有以下的一些优势：

● Actel FPGA可以提供比DSP更多的PWM控制通道，内部集成高速的ARM处理器硬核，可以满足逆变需要的所有控制和处理需求;

● 基于Flash架构，上电即行，低功耗，高稳定性，发热小，可以节省散热成本;

● 小封装，集成板级功能，有效降低系统成本，提高系统设计的可靠性;

● 通信接口丰富，可以和多种外设进行通信。