利用C2000 MCU实施并网微型太阳能逆变器

2013-11-30 13:35:18来源: 互联网 关键字:C2000  MCU  并网微型  太阳能  逆变器

本系统中,有一个1ms任务和四个4ms任务。

  1、1ms任务A0。1ms定期任务。在这种任务中,LED控制执行。除此以外,PLL控制器也位于该任务中。

  2、4ms任务A1。A1 4ms定期任务。状态机处理器

  3、4ms任务A2。A2 4ms定期任务。所有测量均在该任务中计算。

  4、4ms任务A3。A3 4ms定期任务。用户键检测便在这里,同时检测超出或者未达到运行状态范围,并发出故障指令。

  5、4ms任务A4。A4 4ms定期任务。MPPT控制器与调试支持。

  3.2.2 系统状态机

  图16状态机

  图16显示了任务A1中处理的状态机。不同状态代表不同的运行模式。

  本系统中共有4种状态模式:

  ·上电

  ·待机

  ·开启

  ·故障

  上电模式是系统上电的一种过渡模式。在这种模式下,系统进行一些初始化,之后,系统便自动进入待机模式。

  待机模式是系统等待开启指令的一种模式。所有PWM和SCR控制信号都关闭。在这种模式下,所有测量均有效。系统探测外部状态,并检查系统是否可以开启。

  当系统成功地从待机模式启动以后,系统进入开启模式。这种模式下,所有PWM和SCR控制信号均开启。系统开始向电网输电。

  如果出现故障,系统进入故障模式,所有PWM和SCR控制信号均关闭。如果故障清除,则系统自动返回待机模式。

  3.2.3 中断服务程序

  本系统的中断服务程序(ISR)具有如下功能:

  ·读取ADC结果和部分测量计算。

  ·入网电流控制器

  ·SCR开/关控制

  ·紧急保护。一次侧冲击电流、二次侧过电压和输出电流保护。

  ·调试支持。把调试数据记录到缓冲器。

  图17 ISR流程图

  3.3 入网转换器控制器

  图18显示了整个入网转换器结构。

  图18控制器结构

  3.3.1 PLL控制器

  图19显示了PLL控制器系统

  图19 PLL控制系统图

  PLL系统由如下几部分组成:

  ·相位误差检测。检测基准和正弦波输出之间的相位误差。该检测功能在1ms任务A0中实现。

  ·PLL控制器。闭环控制器,控制器在1ms任务A0中执行。

  ·正弦波生成器。根据频率和采样时间生成正弦波;在ISR中完成这项工作。

  3.3.2 电流控制器

  为了设计电流环路,必须首先建造对象模型。这里可以使用小信号模型。

  图20反激电路

  假设反激电路如图6所示;另外,假设其在连续模式下工作。

  图21反激连续模式电流

  如果一次侧的MOS开启,则一次侧电流增加,Lp充电,并且能量被存储在其内部。因此,可得到如下方程式:

  如果Q1关闭,则能量被立即传输至二次侧,ip很快降至零。在二次侧,二极管开启,次电感接过负载,并对C充电。可得到方程式(2)。

  主电感Lp和次电感Ls具有如下关系:

  把方程式(3)与方程式(2)组合得到:

  利用这种平均状态空间方法,如果占空因数为d,则可以得到如下方程式:

  对方程式(5)稍做改动得到:

  去除高阶无穷小元素得到:

  因此,  的关系为:

  D的稳定状态为:

  控制器环路为:

  图22电流控制器环路

  使用PI控制器时,控制器计算频率为22kHz。开环带宽必须设置为1到2kHz。

  图8表明,闭环的反馈必须为一次侧电流ip,但在现实系统中,当Q1开启时其为中间点电流。如果转换器工作在连续模式下,则主反馈和次平均电流之间的关系为:

  为了获得正弦波输出电流,次平均电流必须为正弦波;因此,必须把反馈电路改为如下模型:

  图23修改后的电流环路

  4 实验室测试波形

  (CH3闭环输出电压,CH4闭环输出电流)

  图24闭环输出电流和电压

  (CH3入网电压,CH4入网电流)

  图25入网电流和入网电压

  (CH2入网电压,CH4入网电流)

  图26系统开启时的电压和电流波形

  (CH2入网电压,CH4入网电流)

  图27系统关闭时的电压和电流波形

  (主开关MOSFET的CH1 VGS,主开关MOSFET的CH3 VDS,Lr的CH4谐振电流)

  图28主开关MOSFET的ZVS波形和Lr谐振电流

  (CH4入网电流纹波)

  图29入网电流纹波

  5 其它

  原理图,请参见《附件B》

  6 参考文献

  1、TMS320F2802x产品说明书,SPRS523G

  附件A、电气规范

  附件B、原理图















关键字:C2000  MCU  并网微型  太阳能  逆变器

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2013/1130/article_21450.html
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