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分布式发电用单相中小功率并网逆变器的研制

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导读: 提出了一种基于美国TI公司TMS320LF240 DSP芯片的直接并网逆变器的实现方案。该并网逆变器采用了基于空间矢量图计算的倍频式SPWM控制策略,硬件和软件设计简单可靠,特别适用于中小功率分布式发电的场合。实验波形和分析证明了该套方案的有效性和稳定性。

  若幅值超过了设定范围,则送中断信号进入NMI,从而快速封锁逆变控制脉冲、断开主电路,并给出相应的故障指示信号。4 软件设计与实现本文提出的并网逆变器采用单极性倍频SP.WM的控制方式,如图9所示。倍频式SPWM与普通SPWM相比,在保持开关管工作频率不变的情况下,将输出电压U8的工作频率提高了一倍,大大减少了逆变器输出的谐波,具有开关损耗小、输出滤波容易的优点,能更好地满足无污染的要求。

  波形的生成主要依赖于DSP的通用定时器l以及比较寄存器CMPR1和CMPR2。设三角载波频率与工频的比值为240,则在一个工频周期内,定时器l产生240次下溢中断。每次中断后通过查询正弦表,得到在每个三角波中心时刻所对应的装载值。设第n次中断时装载的值对应正弦表中第p个值,则通过图9可以推得n和p的关系如下:

  n的初始值决定了图3中超前角度ψ 的大小。因此,我们一方面可以通过在市电过零时刻设定n的初值来调节ψ值,另一方面还可以通过将比较寄存器的装载值乘以调制比m,来实现幅值调节,从而得到需要的输出电压Us。

  软件主程序和中断子程序流程图如图10所示。

  

  5 实验波形与分析

  本文分别采用TI公司TMS3201LF240 DSP芯片和三菱电气公司的QM30TB-2HB型号的IPM功率模块搭建了试验用单相并网逆变器的控制电路和主电路,输出功率为2 kw。直流电压由外加隔离型AC/DC模块提供。

  交流侧滤波电感L取值分析:

  在保证图3所示矢量图有效的前提下,则有

  

  又由式(1)和式(4)可推导出

  

  因此,在输入电压Ud和设定功率p一定的情况下,L取值有个最大值。从平衡电压的角度考虑,L取值越小越好,可以获得更高的电流输出,也可以减少电感制作成本;而从滤波的角度来考虑,L取值应该大一些,有利于正弦输出。因此,综合考虑设定电感取值为L=6mL。