基于DSP和FPGA的一種新型光伏并網(wǎng)控制方法
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仿真參數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境(輻照度為1 000 W／m2，環(huán)境溫度為25℃)條件下，500 kW光伏陣列的最大功率點電壓650 V；最大功率點電流769 A；短路電流980 A；開路電壓1 kV；直流母線電容C=0．022 7 F；濾波器電感L=0．3 mH；濾波器電阻R=0．03 Ω；直流母線電壓PI調(diào)節(jié)器中比例、積分系數(shù)分別為0．2和15：3個FPGA控制器中的電流PI調(diào)節(jié)器參數(shù)均相同，其比例、積分系數(shù)為5 000和1 000；逆變器輸出電流采樣頻率及其開關(guān)頻率均為3 kHz。仿真波形如圖2所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/148189.htm
在t=0．2 s時刻，并網(wǎng)逆變器開始啟動運行，Upv在MPPT算法的作用下從開路電壓1 kV開始逐漸下降，經(jīng)過約0．55 s進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，整個過程中Upv跟蹤Uref效果良好。Ipv由零開始逐漸增加，經(jīng)過約0．55 s達(dá)到穩(wěn)態(tài)值。光伏陣列輸出直流功率Pdc和光伏并網(wǎng)逆變器輸出交流功率Pac均由零逐漸增加，經(jīng)過約0．55 s達(dá)到額定值500 kW，且整個啟動過程及穩(wěn)態(tài)情況下，Pdc與Pac近似相等。從0．2 s系統(tǒng)啟動開始，ia由零逐漸增加，直至達(dá)到電流額定值，且其始終與電網(wǎng)電壓ea同頻同相。ia的總諧波畸變率THD僅在系統(tǒng)初始啟動瞬間較大，一旦系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，其THD迅速降至5％以內(nèi)，滿足電網(wǎng)諧波標(biāo)準(zhǔn)。
3．2 實驗驗證
為進(jìn)一步驗證所提控制方法的有效性，基于TMS320F2812型DSP和EP2C5T144C8型FPGA主控芯片研制相應(yīng)的控制器，實際應(yīng)用于某500 kW
光伏并網(wǎng)逆變器中，其主要電路參數(shù)：滿載MPPT電壓Udc為450～820V，直流母線電容為112．8 mF，直流母線啟動電壓470 V，額定輸出功率為500 kW。
現(xiàn)場并網(wǎng)運行ua和ia波形如圖3所示。
可見，ia與ua同頻、同相，證明了所提出的控制方法并網(wǎng)運行性能良好。
4 結(jié)論
基于DSP與FPGA，提出了一種適合光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的新型控制方法，設(shè)計了相應(yīng)的控制器，并給出了仿真和現(xiàn)場試驗效果，可見該控制方案具有以下突出優(yōu)點：①系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。通過將電壓外環(huán)控制及最大功率跟蹤控制置于DSP芯片內(nèi)，將帶電壓前饋的電流內(nèi)環(huán)控制和SPWM驅(qū)動算法置于FPGA芯片內(nèi)，且DSP與FPGA之間通過SPI總線使DSP快速運算的實時性和FPGA的高可靠性有機(jī)融為一體；②系統(tǒng)高度模塊化。通過DSP控制器給出各相給定電流信號，且將三相電流控制分別置于3個FPGA控制器內(nèi)，分解為3個單相電流控制，使各相電流控制之間相互獨立，同時由于此3個FPGA控制器完全相同，便于即插即用，使系統(tǒng)的模塊化程度更高。
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