德州儀器（TI） 5KW微網逆變器系統設計方案

圖3電壓互感器電路圖

圖4電流互感器電路圖

電平提升電路的設計

由于DSP輸入端不能輸入負電平，故要對電壓互感器和電流互感器的信號進行+1.25V的提升，使輸入信號在0~3.3V之間。

微網逆變器開關驅動電路設計

為了實現微網逆變器、負載、電網間的連接，當電路出現故障，需要快速的切換，故電路中使用了靜態開關(晶閘管)、交流接觸器、空氣開關。

微網逆變器電能計量電路設計

本系統采用兩塊ATT7022B分別對逆變器側和電網側進行電能計量。ATT7022B是一款高精度三相電能專用計量芯片，集成了6路差分輸入二階sigma-deltaADC，適用于三相三線和三相四線應用，在輸入動態工作范圍(1000：1)內非線性測量誤差小于0.1%。主要功能包括：電能計量、參數測量、數字接口和數字校準。

微網逆變器DC-DC電路設計

為了輸入實現MPPT，輸入DC-DC采用BOOST電路。采用SG3525作為主控芯片。

微網逆變器蓄電池充放電電路設計

智能充放電器采用升降壓拓撲結構，并用PIC單片機進行智能控制，電路既包括智能充電電路，也包括智能發電電路。

微網逆變器變壓器設計

本系統逆變器輸出三相交流電線電壓為190V，結果三相升壓變壓器(變比1:2)升壓到380V，并采用△-Y接法，功率5kw。此變壓器起升壓作用，另外起隔離作用。

軟件設計和測試結果

根據前面分析討論，研制一套基于TI公司的DSP芯片TMS320LF2812的5kw光伏并網發電裝置。由于DSP強大的控制能力和數據處理能力，使整機硬件結構較為簡單，除了主電路、取樣檢測電路和驅動電路外，所有的運算、數據處理均由DSP完成。因此合理有效的控制策略和簡潔軟件構架是該系統可靠運行的有力保證。根據前面的分析和光伏并網發電系統的基本要求，DSP應該完成最大功率點跟蹤控制、獨立供電運行控制、同步鎖相與并網控制、孤島檢測保護控制及相應的其它保護。本章主要根據上述要求給出相應的軟件架構及主要實驗結果。

系統的整體軟件構架

微網逆變光伏發電系統的目的是將光伏器件產生的電能優先供給本地負載使用，多余的電量回饋給電網，軟件的設計不僅要準確可靠地體現控制思想，而且要保證系統穩定可靠，防止干擾信號對系統的影響。

同步鎖相控制

光伏并網發電系統要實現并網，必須使逆變輸出與電網電壓的幅度、相位與頻率達到一致，否則將會使電網諧波增加、電能質量下降，并產生并網環流，甚至造成光伏發電系統的損壞。因此在并網過程中必須進行同步鎖相控制、輸出電壓幅度控制以滿足并網的要求。根據IEEEStd1547-2003規定最大相位誤差為20度，瞬時電壓誤差不能超過電網電壓的10%、最大頻率誤差不能超過0.3Hz。圖5為獨立工作模式時純電阻負載兩端的電壓波形。

孤島檢測與保護

孤島效應是包括光伏發電在內的分布式能源必須重視的一個重要問題。所謂孤島效應是指在分布式能源系統逆變器并網工作過程中，當市電輸入被人為斷開或出現故障而停止供電時，逆變器仍持續向局部電網供電，從而使本地負載的供電電源繼續處于工作狀態。

圖5獨立工作模式時純電阻負載兩端的電壓波形

更多資訊請關注：21ic模擬頻道