基于CPLD的光伏逆變器鎖相及保護(hù)電路設(shè)計(jì)

　　2.2 數(shù)字濾波器

　　計(jì)數(shù)器可設(shè)計(jì)成一個(gè)17位可編程(可變模數(shù))可逆計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)范圍為23～217，可由外部置數(shù)DCBA控制。其輸入頻率fk=Mfc。當(dāng)鑒相器輸出Vd為高電平時(shí)，K模計(jì)數(shù)器進(jìn)行減計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)到“0”時(shí)，輸出一個(gè)借位脈沖DN;而當(dāng)鑒相器輸出Vd為低電平時(shí)，K計(jì)數(shù)器進(jìn)行加計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)到某一設(shè)定值“DCBA”時(shí)，將輸出一個(gè)進(jìn)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(hào)。

　　2.3 數(shù)控振蕩器

　　本電路由D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器和與門、或門等電路組成。當(dāng)數(shù)字濾波器UP輸出端輸出一個(gè)進(jìn)位脈沖時(shí)，系統(tǒng)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(gè)脈沖信號(hào)，也就是使相位提前半個(gè)周期;反之，當(dāng)數(shù)字濾波器DN端輸出一個(gè)借位脈沖時(shí)，在DN下降沿到來后，系統(tǒng)就會(huì)在脈沖加/減電路的輸出序列中扣除一個(gè)脈沖信號(hào)，也就是使相位滯后半個(gè)周期，且這個(gè)過程是連續(xù)發(fā)生的。這樣，脈沖加，減電路的輸出經(jīng)N分頻器模塊(ncount)分頻后，即可使輸出信號(hào)的相位接受調(diào)整控制，最終達(dá)到鎖定。當(dāng)環(huán)路鎖定后，輸出與輸入信號(hào)之間會(huì)存在一定的相位誤差。

　　3 保護(hù)電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　本系統(tǒng)中的保護(hù)電路主要由PWM波形監(jiān)視模塊和系統(tǒng)參數(shù)監(jiān)視模塊組成，其保護(hù)電路結(jié)構(gòu)如圖3所示。

　　圖3中的脈寬異常檢測模塊由3個(gè)9位使能計(jì)數(shù)器組成，DSP輸出的三路PWM信號(hào)分別作為計(jì)數(shù)器的使能信號(hào)輸入。當(dāng)控制信號(hào)有效時(shí)，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器的上限值為400，即200μs，當(dāng)控制信號(hào)的有效寬度小于200 μs時(shí)(在本系統(tǒng)中DSP的控制周期為55μs)，即認(rèn)為該P(yáng)WM波正常，系統(tǒng)會(huì)將控制信號(hào)直接輸出;如果大于200μs，則認(rèn)為PWM波出現(xiàn)異常，此時(shí)系統(tǒng)將立即切斷PWM波的有效輸出而停機(jī).并把異常中斷信號(hào)和異常狀態(tài)碼信息報(bào)告給DSP。共態(tài)導(dǎo)通模塊可用于監(jiān)視逆變器系統(tǒng)，從而控制半橋高低端的兩路對稱SPWM波信號(hào)，保證這兩路信號(hào)輸出不會(huì)出現(xiàn)共態(tài)導(dǎo)通的情況。另外，由模擬比較器產(chǎn)生的系統(tǒng)過電壓、過電流和溫度異常等報(bào)警信號(hào)，經(jīng)過數(shù)字濾波后，將送人PWM波處理模塊。這樣，在系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)，即可由CPLD實(shí)現(xiàn)硬件上的停機(jī)保護(hù)動(dòng)作。

　　圖4所示是保護(hù)電路的系統(tǒng)頂層圖。圖5所示是該保護(hù)電路的仿真波形。

　　4 結(jié)束語

　　本文介紹了基于CPLD的光伏并網(wǎng)逆變器的鎖相及保護(hù)電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法，該電路目前已經(jīng)在項(xiàng)目組的5 kW光伏并網(wǎng)逆變器中成功運(yùn)用，實(shí)際使用證明，該電路可為系統(tǒng)的長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠的保障。