单相并网逆变器设计报告

单相并网逆变器•导师：高赟•组员：贾永博王元浩方愿岭西安科技大学单相并网逆变器1、研究背景及意义2、设计思路及结果单相并网逆变器1、研究背景及意义随着我国社会主义市场经济的高速增长，我国已成为全球第一大煤炭生产国，第二大能源消费国。未来5～10年，我国煤炭国内生产总量基本能够满足国内消费量，然而，原油和天然气的生产则不能满足需求，其中原油的缺口最大，特别是自1992年以来，我国石油进口剧增，年均增长率达到35％左右。我国已成为全球第三大石油进口国。另外，煤炭、石油、天然气等常规能源在满足我国能源需求的同时，也对我国生态环境造成了严重的破坏作用。太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有储量的无限性、存在的普遍性、开发利用的洁净性以及逐渐显露出来的经济性等优势，它的开发利用是最终解决常规能源特别是化石能源带来的能源短缺、环境污染和温室效应等问题的有效途径，是人类理想的替代能源[3-5]。目前，光伏逆变电源存在的主要问题是可靠性不高、效率低，这制约了户用交流光伏电源系统的推广和使用，因此设计一种高可靠性，高效率，低价格并且低污染的新型逆变电源在目前乃至今后能源消耗需求极大又缺少资源的现实条件下显得尤为重要。单相并网逆变器2、设计思路设计思路及结果系统结构框图硬件设计软件设计2020/5/3系统结构框图（由PISM绘制）DSP28335控制器霍尔电压传感器outU调理电路电网霍尔电压传感器调理电路反馈给定液晶显示过零检测模块IGBT驱动模块2020/5/3硬件设计（1）电压调理电路：将电网交流电压转换为0~3v正弦方式变化的直流电。实测波形：结论：从实测波形可以看出，本次选用的电压调理电路达到了预期效果，可以选用。2020/5/3过零检测电路：方案1电路：方案1波形：硬件设计（2）结论：该电路在正常情况下无法使用，需要在软件中做算法优化，或者需要改进，或者放弃不用。放大后过零点附近，由于外界干扰，会产生剧烈波动。（波形和右图相似）2020/5/3过零检测电路：方案2电路：方案2波形：硬件设计（3）实验表明该电路在电压较高时具有非常好的实用价值。如220V时，过零上升时间为300us，满足实验要求。但在低压时，无法使用，上升时间太长（可达数10ms）。2020/5/3软件设计------SPWM调制算法方案一：单极性调制方式实验源程序：voidinit_sintable(){staticfloatl;staticintnn=0;unsignedinttemp;if(nn=N/2){l=3750*(M*sin1[nn]);//M为调制比//计算占空比表达式temp=(unsignedint)l;if(temp=75&&temp=3675)sin_table[nn]=temp;else{if(temp3675)sin_table[nn]=3675;elsesin_table[nn]=75;}nn=nn+1;}}interruptvoidepwm1_isr(void){EPwm1Regs.CMPA.half.CMPA=sin_table[k++];//对吗？if(k=N/2){k=0;dir=~dir;}if((k%4)==0)AdcRegs.ADCTRL2.bit.SOC_SEQ1=1;if(dir==0){GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIO2=1;delay(3);GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIO3=0;}else{GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIO3=1;delay(3);GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIO2=0;}EPwm1Regs.ETCLR.bit.INT=1;PieCtrlRegs.PIEACK.all=PIEACK_GROUP3;}200点正弦数组初始化注：正弦数组初始化还可以利用matlab产生，然后导入程序。2020/5/3软件设计------SPWM调制算法方案一：单极性调制方式实测波形：（滤波前）（滤波后）结论：单极性调制方式在过零时存在较大的畸变。在尝试了很多改善方法后，发现若不根本改变调制方式，很难取得较大改善。2020/5/3软件设计------SPWM调制算法方案二：双极性调制方式实验源程序：interruptvoidepwm1_isr(void){/*****************上溢中断计算正弦值**************************/l=(PID_PRD/2)*(1+M*lw_sin[k]);//M调制比temp=(unsignedint)l;if(temp=13&&temp=PID_PRD*0.99)sin_table=temp;else{if(tempPID_PRD*0.99)sin_table=PID_PRD*0.99;elsesin_table=13;}EPwm2Regs.CMPA.half.CMPA=sin_table;//EPwm2Regs.TBPRD=PID_PRD;EPwm1Regs.CMPA.half.CMPA=sin_table;//EPwm1Regs.TBPRD=PID_PRD;if((k%4)==0){AdcRegs.ADCTRL2.bit.SOC_SEQ1=1;}if(k=199){k=0;}elsek++;EPwm1Regs.ETCLR.bit.INT=1;PieCtrlRegs.PIEACK.all=PIEACK_GROUP3;}注：双极性调制时遇到的关键问题dsp28335中多个EPWM模块的同步问题。有两种解决办法。2020/5/3软件设计------SPWM调制算法方案二：双极性调制方式实测波形：（滤波前）（滤波后）结论：双极性调制方式对比单极性调制改善相当明显。故选用双极性调制方式。2020/5/31.瞬时交流采样算法：算法原理简述：有效值软件设计10n2nu1NNU（本次设计N=50）2.PI电压闭环调节器：算法原理简述：（增量式PI）本次设计电网电压有效值作为给定，逆变后输出电压作为反馈，利用PI调节器实现输出实时跟踪电网。实验结果表明参数整定合理，跟踪性能良好。kIkkPeKeeK)(u1k------电压闭环算法设计2020/5/3电压跟踪闭环算法：实验源程序：interruptvoidadc_isr(void){ceshi_1=AdcRegs.ADCRESULT04;Voltage1_1=(ceshi_1-AD_UP)*AD_UL;//电网电压ceshi_1=AdcRegs.ADCRESULT34;Voltage1_2=(ceshi_1-AD_UP)*AD_UL;//电网电压ceshi_1=AdcRegs.ADCRESULT64;Voltage1_3=(ceshi_1-AD_UP)*AD_UL;//电网电压Voltage1[ConversionCount]=(Voltage1_1+Voltage1_2+Voltage1_3)/3;//电网电压/*Current_1=((AdcRegs.ADCRESULT14)-AD_UP)*AD_UL;//输出电流Current_2=((AdcRegs.ADCRESULT44)-AD_UP)*AD_UL;//输出电流Current_3=((AdcRegs.ADCRESULT74)-AD_UP)*AD_UL;//输出电流Current[ConversionCount]=(Current_1+Current_2+Current_3)/3;//输出电流*/ceshi_2=AdcRegs.ADCRESULT24;Voltage2_1=(ceshi_2-AD_UP)*AD_UL_2;//输出电压ceshi_2=AdcRegs.ADCRESULT54;Voltage2_2=(ceshi_2-AD_UP)*AD_UL_2;//输出电压ceshi_2=AdcRegs.ADCRESULT84;Voltage2_3=(ceshi_2-AD_UP)*AD_UL_2;//输出电压Voltage2[ConversionCount]=(Voltage2_1+Voltage2_2+Voltage2_3)/3;//输出电压VOL_1=VOL_1+Voltage1[ConversionCount]*Voltage1[ConversionCount];VOL_2=VOL_2+Voltage2[ConversionCount]*Voltage2[ConversionCount];if(ConversionCount48){ConversionCount=0;VOL_1_OUT=sqrt(VOL_1/50);VOL_2_OUT=sqrt(VOL_2/50);error_m=VOL_1_OUT-VOL_2_OUT;//电网电压-输出电压PID_M=KP_M*(error_m-error_m_last)+KI_M*error_m;/********限幅********/if(PID_M0.2)PID_M=0.2;if(PID_M-0.2)PID_M=-0.2;error_m_last=error_m;VOL_1=0;VOL_2=0;M+=PID_M;//更新调制比//if(M0.999)//M=0.999;}//Write_order(0x88);//delay(3);elseConversionCount++;AdcRegs.ADCTRL2.bit.RST_SEQ1=1;//ResetSEQ1AdcRegs.ADCST.bit.INT_SEQ1_CLR=1;//ClearINTSEQ1bitPieCtrlRegs.PIEACK.all=PIEACK_GROUP1;//AcknowledgeinterrupttoPIEreturn;}瞬时交流采样PI调节器实验波形：（加个波形）2020/5/3软件设计输出电压（或者电流）与电网电压同频同相是最基本也是重要的模块。数字锁相算法一般分为：1.指针归零法;2.先同频在同相;3.同时调频调相。由于时间紧迫，本次设计选择较为简单的指针归零法。但实验效果良好。------锁相算法设计实测波形：由图可知电网电压和输出电压同频同相，性能良好。谢谢！