利用DSP功率電感5kW離網(wǎng)型光伏逆變器設計

太陽(yáng)能光伏發(fā)電是當今世界上最有發(fā)展前景的新能源技術(shù)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統按照系統運行方式的不同可分為離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統、并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統以及混合型光伏發(fā)電系統。隨著(zhù)我國光伏發(fā)電系統 的迅速發(fā)展，尤其是光伏屋頂計劃的實(shí)施，國內對離網(wǎng)型光伏逆變器的需求將越來(lái)越大。離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統主要是由光伏電池陣列、控制器、逆變器、儲能裝置等 環(huán)節組成，如圖1所示，其中逆變器是光伏系統中重要的器件之一，其可靠性和轉換效率對推行光伏系統、降低系統造價(jià)至關(guān)重要。

目前，國內同類(lèi)產(chǎn)品主要存在以下不足：a.大多采用單片機控制，實(shí)時(shí)性差，數據處理及通信能力有限;b.采用變壓器，體積大、笨重;c.輸出電壓精度不高，不能滿(mǎn)足社會(huì )發(fā)展的需要。本文提出了5kW光伏控制器的設計方案，可以廣泛用于離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統、風(fēng)光互補發(fā)電系統，具有體積小、重量輕、輸出電壓精度高、波形好、現場(chǎng)總線(xiàn)實(shí)現智能監控等特點(diǎn)。

5kW離網(wǎng)型光伏逆變器基本結構

光伏逆變器的結構如下所示，包含一次回路和二次回路兩部分，其中一次回路由輸入濾波電路、Boost升壓電路、全橋逆變電路和輸出濾波電路等組成，二次回路由TMS320Fz812控制器電路、信號檢測電路、人機交互電路和通訊電路組成。下面就5kW離網(wǎng)型光伏逆變器的硬件主電路和控制策略進(jìn)行設計。

5kW離網(wǎng)型光伏逆變器硬件設計

目前，常用的離網(wǎng)型逆變電路主要有三種拓撲結構：工頻隔離單級逆變器、高頻隔離兩級逆變器和無(wú)隔離兩級逆變器。經(jīng)理論計算和實(shí)踐驗證，使用一種更適合用在光伏發(fā)電系統中的電路拓撲結構：無(wú)隔離兩級逆變，也叫做Boost逆變器，如圖3所示。

通過(guò)輸入濾波電路對光伏太陽(yáng)能輸入的48V直流電進(jìn)行濾波處理，然后通過(guò)Boost升壓電路進(jìn)行升壓，采用全橋逆變進(jìn)行逆變處理，輸出SPWM波，最后經(jīng)過(guò)LC低通濾波器進(jìn)行濾波，輸出50Hz頻率的正弦波。

1、輸入濾波電路的設計

輸入濾波電路是由濾波電容組成，用來(lái)減小輸入端電壓的脈動(dòng)，假設變換器傳輸最大功率為Pmax，由輸入輸出功率相等可得出一個(gè)周期內輸入濾波電容所提供的能量約為

2、Boost電路

Boost電路如圖4所示，其中Q為全控型的功率器件IGBT，Boost電路是一種輸出電壓等于或高于輸入電壓的非隔離直流變換電路，當光伏控制器的輸入電壓在允許范圍波動(dòng)時(shí)，通過(guò)控制功率開(kāi)關(guān)器件Q的導通比D，使輸出電壓保持穩定。

根據Boost電路中電感電流是否連續可以分為電感電流連續、電感電流斷續和電感電流臨界連續三種工作模式。當工作于臨界工作模式時(shí)，電感的取值滿(mǎn)足式(3)。