基于DSP技術(shù)的5kW離網(wǎng)型光伏逆變器設計

摘要：全球能源危機和環(huán)境惡化使得可再生能源的研究和應用越來越受到重視。本文采用高件能DSP處理器TMS320F2812設計實現(xiàn)了5kW光伏控制器，可滿足小功率應用場合的需求。此控制器具有硬件電路簡單、體積小、重量輕等特點，本文首先介紹了光伏控制器的結(jié)構(gòu)，隨后對光伏控制的硬件主電路和數(shù)字控制策略給出了詳細的設計，最后進行測試實驗，測試結(jié)果滿足要求。
關(guān)鍵詞：TMS320F2812；逆變器；光伏控制器

0 引言
太陽能光伏發(fā)電是當今世界上最有發(fā)展前景的新能源技術(shù)，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)按照系統(tǒng)運行方式的不同可分為離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)以及混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)。隨著我國光伏發(fā)電系統(tǒng)的迅速發(fā)展，尤其是光伏屋頂計劃的實施，國內(nèi)對離網(wǎng)型光伏逆變器的需求將越來越大。離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是由光伏電池陣列、控制器、逆變器、儲能裝置等環(huán)節(jié)組成，如圖1所示，其中逆變器是光伏系統(tǒng)中重要的器件之一，其可靠性和轉(zhuǎn)換效率對推行光伏系統(tǒng)、降低系統(tǒng)造價至關(guān)重要。

目前，國內(nèi)同類產(chǎn)品主要存在以下不足：a．大多采用單片機控制，實時性差，數(shù)據(jù)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(fā)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(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)、風光互補發(fā)電系統(tǒng)，具有體積小、重量輕、輸出電壓精度高、波形好、現(xiàn)場總線實現(xiàn)智能監(jiān)控等特點。

1 5kW離網(wǎng)型光伏逆變器基本結(jié)構(gòu)
光伏逆變器的結(jié)構(gòu)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(wǎng)型光伏逆變器的硬件主電路和控制策略進行設計。圖2光伏控制器結(jié)構(gòu)圖

2 5kW離網(wǎng)型光伏逆變器硬件設計
目前，常用的離網(wǎng)型逆變電路主要有三種拓撲結(jié)構(gòu)：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(jīng)理論計算和實踐驗證，使用一種更適合用在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的電路拓撲結(jié)構(gòu)：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(jīng)過LC低通濾波器進行濾波，輸出50Hz頻率的正弦波。