基于CPLD的光伏逆變器鎖相及保護電路設計
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根據圖2給出的數字鎖相環的原理框圖，可用VHDL語言分別對該系統進行設計。其中數字濾波器由K模計數器組成，數控振蕩器包括脈沖加，減控制電路和N分頻器等。
2．1 數字鑒相器
數字鑒相器通常可選用邊沿控制型鑒相器、異或門鑒相器、同或門鑒相器或JK觸發器組成的鑒相器等。本數字鑒相器是一個相位比較裝置，主要通過比較輸入信號V1(相位φ1)與輸出信號V2(相位φ2)的相位來產生一個誤差信號Vd，其相位差為△φ=φ1-φ2。當△φ=φe(輸入信號脈寬的一半)時，其鑒相器輸出為方波，屬于相位鎖定階段。在這種情況下，只要可逆計數器的K值足夠大，其輸出端就不會產生進位脈沖或借位脈沖。在環路未鎖定時，若△φφe，其輸出脈沖的占空比小于50％；而當△φ>φe，其占空比大于50％，該輸出電壓Vd將加到K模可逆計數器的UPDN輸入端。
2．2 數字濾波器
計數器可設計成一個17位可編程(可變模數)可逆計數器，計數范圍為23～217，可由外部置數DCBA控制。其輸入頻率fk=Mfc。當鑒相器輸出Vd為高電平時，K模計數器進行減計數，計數到“0”時，輸出一個借位脈沖DN；而當鑒相器輸出Vd為低電平時，K計數器進行加計數，當計數到某一設定值“DCBA”時，將輸出一個進位脈沖UP。UP和DN可作為脈沖加／減電路的“加”和“扣”脈沖控制信號。
2．3 數控振蕩器
本電路由D觸發器、JK觸發器和與門、或門等電路組成。當數字濾波器UP輸出端輸出一個進位脈沖時，系統便在INC下降沿到來后，在脈沖加／減電路的輸出端fout插入一個脈沖信號，也就是使相位提前半個周期；反之，當數字濾波器DN端輸出一個借位脈沖時，在DN下降沿到來后，系統就會在脈沖加／減電路的輸出序列中扣除一個脈沖信號，也就是使相位滯后半個周期，且這個過程是連續發生的。這樣，脈沖加，減電路的輸出經N分頻器模塊(ncount)分頻后，即可使輸出信號的相位接受調整控制，最終達到鎖定。當環路鎖定后，輸出與輸入信號之間會存在一定的相位誤差。本文引用地址：http://www.104case.com/article/191870.htm
3 保護電路的設計與實現
本系統中的保護電路主要由PWM波形監視模塊和系統參數監視模塊組成，其保護電路結構如圖3所示。
圖3中的脈寬異常檢測模塊由3個9位使能計數器組成，DSP輸出的三路PWM信號分別作為計數器的使能信號輸入。當控制信號有效時，計數器開始計數，計數器的上限值為400，即200μs，當控制信號的有效寬度小于200 μs時(在本系統中DSP的控制周期為55μs)，即認為該PWM波正常，系統會將控制信號直接輸出；如果大于200μs，則認為PWM波出現異常，此時系統將立即切斷PWM波的有效輸出而停機．并把異常中斷信號和異常狀態碼信息報告給DSP。共態導通模塊可用于監視逆變器系統，從而控制半橋高低端的兩路對稱SPWM波信號，保證這兩路信號輸出不會出現共態導通的情況。另外，由模擬比較器產生的系統過電壓、過電流和溫度異常等報警信號，經過數字濾波后，將送人PWM波處理模塊。這樣，在系統出現異常時，即可由CPLD實現硬件上的停機保護動作。
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