小功率光伏并網逆變器控制的設計

2.3 輸出功率優化控制方案

在靜態情況下，當并網逆變器與太陽能電池相連時，并網逆變器可等效為太陽能電池的負載電阻。當光強λ和溫度T變化時，太陽能電池輸出的端電壓將會隨之發生變化。為了有效地利用太陽能，應使太陽能電池的輸出始終處于適當的工作點。因此，控制方案要求當太陽能電池的電壓升高時，可以增大它的輸出功率；反之就降低它的輸出功率。

DSP的控制方案如圖6所示，參考電壓和太陽能電池的實際電壓相比較后，其誤差經過PI調節，將得到的電流指令（直流量）I_REF與R_OM里的正弦表值相乘，就得到交變的輸出電流指令i_ref，再將它與實際的輸出電流值比較后，其誤差經過比例（P）環節，將所得到的指令取反，與采集到的交流側電壓U_s相加后，所得到的波形再與三角波比較，就產生4路PWM調制信號（三角波的頻率為20kHz）。

圖6 DSP的控制方案

2.4 交流側電壓U_s的檢測

將同步變壓器副邊的同步信號，濾波、整流，就可以得到比較穩定的直流電，將其送到DSP的A/D轉換口。由于最后得到的直流電壓與電網電壓有一個比較穩定的關系，因此，就比較容易換算Us的值了。

由于涉及到共地的問題，因此，采用了運算放大器的全波精密整流電路，如圖7所示。

圖7 U_s的整流電路

2.5 電流指令的同步

并網時要求逆變器輸出的正弦波電流與電網電壓同頻、同相。首先，將電網電壓信號經過濾波整形為同步方波信號，再將其輸入到TMS320F240的外部中斷口XINT1，目的是為了捕捉電網電壓的過零信號。如圖8所示，電網電壓正弦波，經過整形后就得到了方波。

當DSP檢測到過零信號的上跳沿時，便觸發同步中斷，以此時間點作為基準給定正弦波信號時間起點，也就是正弦表指針復位到零；每當T1下溢中斷（PWM實時控制）時，正弦表指針便加1，并從正弦表中取值。一個周期的單位正弦波數據被分成了400個點采用表的形式存放在存儲器中。由于同步信號比較容易受到諧波和尖峰電壓的干擾，因此在進入同步中斷后可以先做一個延時，判斷外部中斷腳XINT1是否仍然是高電平，如果是高電平，就執行中斷程序，否則就從中斷程序跳出。

從圖6的控制方案可看出，I_REF與正弦表中數據相乘后，便形成了幅值可調的正弦波的電流給定信號，然后，再實時比較電流給定值，經過P環節后，所得信號反相后，與采集到的交流側電網電壓信號U_s相加，所得波形與三角波比較，就產生了PWM波，控制橋臂的通斷。總之，輸出電流和電網電壓的同頻、同相的要求是通過電流跟蹤控制實現的。

2.6 PWM脈寬調制波的產生

PWM波的產生是通過TMS320F240的全比較單元輸出的，頻率為20kHz。從圖6可知，調制脈沖的產生是通過將電流指令值與實際電流值比較后，經過P環節，所得到的波形與三角波（頻率為20kHz）比較后獲得的。因此MOS管Q₃、Q₄、Q₅、Q₆（見圖2）脈沖的產生時刻可以從圖8得出，參照正弦波與三角波調制，兩者相交決定了PWM的脈沖時刻。實際由采樣的波形（實際上是階梯波）與三角波相交，由交點得出脈沖寬度。本系統是在三角波的底點位置對波形進行采樣而形成的階梯波。此階梯波與三角波的交點所確定的脈寬在一個采樣周期內的位置是對稱的，如圖9所示。

圖8 同步信號波形

圖9 正弦脈寬調制波形

圖9（a）正弦波B與三角波的交點決定了Q₃的導通時刻；正弦波A與三角波的交點決定了Q₅的導通時刻。

圖9（b）為Q₃的脈沖示意圖，同一橋臂上Q₃與Q₄的脈沖是互補的。

圖9（c）為Q₅的脈沖示意圖，同一橋臂上Q₅與Q₆的脈沖是互補的。