基于CPLD的光伏逆變器鎖相及保護電路設(shè)計

　　2.2 數(shù)字濾波器

　　計數(shù)器可設(shè)計成一個17位可編程(可變模數(shù))可逆計數(shù)器，計數(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，K模計數(shù)器進行減計數(shù)，計數(shù)到“0”時，輸出一個借位脈沖DN;而當(dāng)鑒相器輸出Vd為低電平時，K計數(shù)器進行加計數(shù)，當(dāng)計數(shù)到某一設(shè)定值“DCBA”時，將輸出一個進位脈沖UP。UP和DN可作為脈沖加/減電路的“加”和“扣”脈沖控制信號。

　　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輸出端輸出一個進位脈沖時，系統(tǒng)便在INC下降沿到來后，在脈沖加/減電路的輸出端fout插入一個脈沖信號，也就是使相位提前半個周期;反之，當(dāng)數(shù)字濾波器DN端輸出一個借位脈沖時，在DN下降沿到來后，系統(tǒng)就會在脈沖加/減電路的輸出序列中扣除一個脈沖信號，也就是使相位滯后半個周期，且這個過程是連續(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，輸出與輸入信號之間會存在一定的相位誤差。

　　3 保護電路的設(shè)計與實現(xiàn)

　　本系統(tǒng)中的保護電路主要由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9位使能計數(shù)器組成，DSP輸出的三路PWM信號分別作為計數(shù)器的使能信號輸入。當(dāng)控制信號有效時，計數(shù)器開始計數(shù)，計數(shù)器的上限值為400，即200μs，當(dāng)控制信號的有效寬度小于200 μs時(在本系統(tǒng)中DSP的控制周期為55μs)，即認(rèn)為該PWM波正常，系統(tǒng)會將控制信號直接輸出;如果大于200μs，則認(rèn)為PWM波出現(xiàn)異常，此時系統(tǒng)將立即切斷PWM波的有效輸出而停機.并把異常中斷信號和異常狀態(tài)碼信息報告給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，保證這兩路信號輸出不會出現(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警信號，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，即可由CPLD實現(xiàn)硬件上的停機保護動作。

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

　　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電路的設(shè)計與實現(xiàn)方法，該電路目前已經(jīng)在項目組的5 kW光伏并網(wǎng)逆變器中成功運用，實際使用證明，該電路可為系統(tǒng)的長時間穩(wěn)定運行提供可靠的保障。