利用DSP功率電感5kW離網型光伏逆變器設計

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。

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。

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。

1、輸入濾波電路的設計

輸入濾波電路是由濾波電容組成，用來減小輸入端電壓的脈動，假設變換器傳輸最大功率為Pmax，由輸入輸出功率相等可得出一個周期內輸入濾波電容所提供的能量約為

2、Boost電路

Boost電路如圖4所示，其中Q為全控型的功率器件IGBT，Boost電路是一種輸出電壓等于或高于輸入電壓的非隔離直流變換電路，當光伏控制器的輸入電壓在允許范圍波動時，通過控制功率開關器件Q的導通比D，使輸出電壓保持穩定。

根據Boost電路中電感電流是否連續可以分為電感電流連續、電感電流斷續和電感電流臨界連續三種工作模式。當工作于臨界工作模式時，電感的取值滿足式(3)。