基于FPGA 的太阳能并网逆变器的研究

硬件模块，设计PWM的IP核，以及ADC的控制接口，然后通过片上控制器完成系统代码程序。上电后先对系统各部分的初始化，然后进入循环，扫描按键，执行显示程序。如果需要注入无功补偿，通过系统的人机交互界面可以完成。

系统的控制主要在三个中断函数中进行。在Timer7的溢出中断服务函数中完成电流大小的控制，首先进行电流的检测，测得的量可以通过主函数中的显示程序执行显示功能。由于采样频率较高，然后通过PI调节可以瞬时地完成相应电流输出。完成测量后进行电流或电压的PI调节，输出一个占空比指令。在采到过零比较输出的上升沿后触发边沿中断。由于改变DDS的频率控制字可以同时完成相位和频率的跟踪，因而用PI调节可以将相位锁住在某个点上。DDS中断中主要完成扫描正弦表，进行DDS相位累加。输出功率通过保持直流母线上的电压，可以知道输出电流指令大小。系统软件流程图如图2所示。

图 2.2.2 软件流程图

2.2.3电路设计

这部分描述逆变器除FPGA之外的电路原理图，标明具体参数及采用器件。

2.2.3.1驱动电路设计

驱动电路采用IR2110来驱动开关管，由于控制信号要和主电路要电气隔离，故这里选用74HC14反相器和HCP2630隔离光耦，具体电路图如下图所示：

图2.2.3驱动电路原理图

2.2.3.2交流电流信号调理电路设计

交流电流信号的调理电路的处理流程如下图所示：

图 2.2.4 交流电流信号调理电路流程图

滤波电路的设计：设定截止频率为开关频率的1/5以下，通过Filter Solution软件给出二阶滤波器电路，结合实际器件，最终的滤波截止频率为：

实际电路图如下：

图2.2.5 交流电流信号处理电路

2.2.3.3交流电压信号调理电路设计

交流电压信号需要得出峰值和相位，信号处理流程如下：

图2.2.6 交流电压信号调理电路流程图

实际采用电路原理图如下：

图2.2.7 交流电压过零比较和峰值检测电路

2.2.3.4 直流电压测量电路设计

输出信号连接到下图所示的线性隔离光耦电路，通过在HCNR201光耦输入输出配置运放可以实现线性放大。光耦主要是实现主电路与控制器的电气隔离，从而保护FPGA的安全。

图 2.2.4.2线性光耦测量电路原理图