利用DSP功率電感5kW離網(wǎng)型光伏逆變器設(shè)計

太陽能光伏發(fā)電是當(dāng)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(shè)計方案，可以廣泛用于離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)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。

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(shè)計。

5kW離網(wǎng)型光伏逆變器硬件設(shè)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。

1、輸入濾波電路的設(shè)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(shè)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(nèi)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(dāng)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(guān)器件Q的導(dǎo)通比D，使輸出電壓保持穩(wěn)定。

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