基于DSP技術的5kW離網型光伏逆變器設計

摘要：全球能源危機和環境惡化使得可再生能源的研究和應用越來越受到重視。本文采用高件能DSP處理器TMS320F2812設計實現了5kW光伏控制器，可滿足小功率應用場合的需求。此控制器具有硬件電路簡單、體積小、重量輕等特點，本文首先介紹了光伏控制器的結構，隨后對光伏控制的硬件主電路和數字控制策略給出了詳細的設計，最后進行測試實驗，測試結果滿足要求。
關鍵詞：TMS320F2812；逆變器；光伏控制器

0 引言
太陽能光伏發電是當今世界上最有發展前景的新能源技術，太陽能光伏發電系統按照系統運行方式的不同可分為離網型光伏發電系統、并網型光伏發電系統以及混合型光伏發電系統。隨著我國光伏發電系統的迅速發展，尤其是光伏屋頂計劃的實施，國內對離網型光伏逆變器的需求將越來越大。離網型光伏發電系統主要是由光伏電池陣列、控制器、逆變器、儲能裝置等環節組成，如圖1所示，其中逆變器是光伏系統中重要的器件之一，其可靠性和轉換效率對推行光伏系統、降低系統造價至關重要。

目前，國內同類產品主要存在以下不足：a．大多采用單片機控制，實時性差，數據處理及通信能力有限；b．采用變壓器，體積大、笨重；c．輸出電壓精度不高，不能滿足社會發展的需要。本文提出了5kW光伏控制器的設計方案，可以廣泛用于離網型光伏發電系統、風光互補發電系統，具有體積小、重量輕、輸出電壓精度高、波形好、現場總線實現智能監控等特點。

1 5kW離網型光伏逆變器基本結構
光伏逆變器的結構如下所示，包含一次回路和二次回路兩部分，其中一次回路由輸入濾波電路、Boost升壓電路、全橋逆變電路和輸出濾波電路等組成，二次回路由TMS320Fz812控制器電路、信號檢測電路、人機交互電路和通訊電路組成。下面就5kW離網型光伏逆變器的硬件主電路和控制策略進行設計。圖2光伏控制器結構圖

2 5kW離網型光伏逆變器硬件設計
目前，常用的離網型逆變電路主要有三種拓撲結構：工頻隔離單級逆變器、高頻隔離兩級逆變器和無隔離兩級逆變器。經理論計算和實踐驗證，使用一種更適合用在光伏發電系統中的電路拓撲結構：無隔離兩級逆變，也叫做Boost逆變器，如圖3所示。

通過輸入濾波電路對光伏太陽能輸入的48V直流電進行濾波處理，然后通過Boost升壓電路進行升壓，采用全橋逆變進行逆變處理，輸出SPWM波，最后經過LC低通濾波器進行濾波，輸出50Hz頻率的正弦波。