基于DSP閉環(huán)控制的單相逆變器的研究

摘要：基于DSP的閉環(huán)控制逆變，采用TMS320F2812作為控制器。文章通過(guò)對DSP編程產(chǎn)生的PWM和SPWM，以光耦隔離分別來(lái)驅動(dòng)高頻逆變橋和工頻變換器，同時(shí)分析了逆變橋中開(kāi)關(guān)損耗，通過(guò)改進(jìn)算法，提高了轉換效率。
關(guān)鍵詞：逆變器；脈寬調制；閉環(huán)控制；開(kāi)關(guān)效率

0 引言
隨著(zhù)不可再生能源的過(guò)度開(kāi)發(fā)，能源危機已迫在眉睫，太陽(yáng)能發(fā)電將成為生產(chǎn)、生活等領(lǐng)域的主要能源之一。作為太陽(yáng)能利用主要方式之一的光伏發(fā)電已開(kāi)始受到人們的廣泛關(guān)注。一些發(fā)達國家在光伏發(fā)電方面已經(jīng)走在前列，其裝機容量已達百萬(wàn)兆瓦級。我國作為一個(gè)人口和能源需求大國，在太陽(yáng)能利用方面，與發(fā)達國家相比還存有相當大的差距?；诖?，本文研究了作為光伏發(fā)電核心器件的逆變器的基本結構和控制原理。

1 閉環(huán)逆變器的總體設計
1．1 技術(shù)指標
輸出功率為500W，輸出波形為交流正弦波，輸出電壓為220V，正負偏差≤5％；頻率為50Hz，正負偏差不得>0．2Hz。
1．2 系統原理圖

本逆變器的特點(diǎn)：1)輸入級沒(méi)有DC／DC升壓結構，從而提高轉換效率和安全性。2)控制方式高度數字化，從而最大限度地利用DSP的高速處理能力和它的集成外設，縮小逆變器的物理尺寸，降低了成本。3)控制驅動(dòng)電路都通過(guò)二極管續流。采用零電壓導通和零電流截止的移相控制方式。4)二次側采用中心抽頭的輸出方式，極大提高了高頻變壓器的利用效率。

2 逆變器的主電路設計與分析
逆變器的主電路中，由高頻驅動(dòng)電路驅動(dòng)高頻逆變橋，工頻驅動(dòng)電路驅動(dòng)工頻變換器，其間通過(guò)高頻變壓器直接升壓，然后通過(guò)LC交流濾波器得到標準的正弦波。
為了保證輸出電壓的穩定以及防止過(guò)載，本系統設計了過(guò)壓、過(guò)流等電路，通過(guò)上述保護模塊實(shí)現對主電路的保護，同時(shí)為防止磁飽和發(fā)生，在脈沖變壓器一次繞組中串入了電容器C0。
(1)t=t0時(shí)，K1、K4導通，直流電壓Ui加在高頻變壓器T一次繞組N1上，二次繞組N21產(chǎn)生感應電壓，帶同名端標志“．”為正，其電壓幅值為，設輸入電流為ii，在一次繞組N1電流線(xiàn)性增加時(shí)，二次繞組N21和濾波電感L1中電流i2也線(xiàn)性增長(cháng)，其電感L1電流的增長(cháng)量為：

(2)t=TON時(shí)，K1、K2、K3、K4均截止，此時(shí)電感L1電流i2最大，在TON～Ts／2時(shí)間內，此為對DSP編程所設置的死區時(shí)間。高頻脈沖變壓器一次繞組電流ii不能突變，則通過(guò)D2、D3續流，存儲在一次繞組中的能量回饋到電源。同時(shí)，二次繞組N21和濾波電感L1電流i2也不能突變，根據欏次定理，二次繞組N21的感應電壓維持原極性不變，濾波電感L1電壓極性反向，工頻變換器的Tg=0．02s，K1、K2為超前臂，K3、K4為滯后臂。通過(guò)控制超前臂K1、K2和滯后臂的K3、K4導通次序，滯后臂滯后一個(gè)θ導通，也就是移相角，感性負載RL電流通過(guò)D9續流。負半周類(lèi)似。