0 导言
自20世纪90年代以来，太阳能发电技能得到了继续高速开展，光伏并网发电已经成为当今太阳能首要运用办法之一。并网逆变器作为并网发电体系的中心环节，已经成为该范畴的研讨热门。本文依据光伏并网逆变器的基本原理和操控战略，提出了一种单相光伏并网逆变器的电路规划方案，从功率回路、采样、驱动以及维护等模块介绍逆变器的硬件规划到结合逆变器实践操控结构的软件规划，经过试验证明，本规划可以很好地到达并网的要求。
1 光伏并网体系的组成
结合以上操控战略与光伏并网发电体系结构及逆变器的实践需求，规划了一种单相可调度式光伏并网发电体系。如图1所示，此体系首要有光伏阵列、Buck/Boost改换电路、全桥逆变器、滤波电路、工频阻隔变压器、切换电路、储能环节、信号收集调度电路、驱动电路、DSP及输入输出设备等组成。
1.1 硬件电路规划
1.1.1 功率回路规划
功率回路又名一次回路，如图2所示，电路选用前级直流升压后级全桥逆变的拓扑结构。直流电压经过滤波升压之后进入逆变环节，经过操控全桥逆变开关管的注册关断，使逆变器输出占空比改变的一系列SPWM波，后经过LC滤波后得到低压沟通电，然后经过升压变压器将输出电压升到契合并网要求的电压，一起避免直流量注入电网。
1.1.2 驱动电路规划
Boost驱动电路选用TI公司的专用驱动芯片UCC27324。该芯片可一起输出两路信号，用来驱动低端MOSFET/IGBT，功耗低、驱动能力强、呼应速度快、电路简略性能优越，电路规划如图3所示。
与升压电路不同，全桥逆变电路的驱动需求考虑高端管子和低端管子的问题，因而可以选用独立电源供电或附加自举电路两种驱动办法，本体系挑选的驱动芯片为美国世界整流公司出产的IR2110芯片，该芯片内部运用自举技能，完成一块芯片一起输出两个驱动逆变桥中高端与低端的通道信号，它内部的自举操作供给了悬浮电源，悬浮电压保证了IR2110可直接用于母线电压为-4～500V的体系中驱动MOSFET/IG BT，如图4所示。
1.1.3 检测电路规划
为了下降研制本钱，一起处理阻隔问题，220V沟通电检测电路选用简略的降压检测办法，即首要运用限流电阻将电压信号转化为电流信号，然后经过1000：1000的电流互感器进行阻隔，输出的电流信号经过跟从得到电压小信号，终究经过一系列整流滤波将电压转化为DSP可以答应的0～3.3V之间的电压信号。
经过硬件电路将正弦电压信号转化为方波信号，这样便于DSP操控器的CAP单元准确地捕获该信号，然后核算该电压信号的频率和相位。实践硬件电路是经过比较器LM311完成这一功用的，该沟通电压的检测电路与相位检测电路仿真图如图5所示，频率相位检测成果如图6所示。
1.2 软件规划
体系软件规划的好坏严重影响着体系的可靠性和高效性。本体系规划时，考虑到许多操控参量的实时性要求高，而且体系中包含多个操控状况，因而在规划时学习了TI公司的软件编写结构以及选用了状况机的操控形式，然后完成体系作业的实时性和多种作业形式的有用切换。如图7所示。
依据状况机操控图，结合逆变器实践操控结构，规划软件编写结构，该结构选用三种不同的计时时刻处理紧急事情，别的三个中止事情处理优先级更高的事情，它们是闭环操控、捕获事情、SCI数据接纳。体系的软件结构如图8所示。
在该体系中，运用了3个首要使命，即Task_A0、Task_B0、Task_C0。Task_A0：1ms使命，它包含四个子使命，在本体系中只用到了A1、A3两个子使命。A1的使命为处理状况机的转化，状况机的状况每20ms查看一次，因而新的运转形式将在20ms今后开端运转;A3用于逆变器上的按钮检测及相关LED指示灯及相关显现操控。
Task_B0：4ms使命，相同具有四个子使命。B1用于毛病检测，包含短路检测、过流检测、电网电压、频率检测以及直流母线电压检测;B2处理丈量数据的核算，如核算电网电压有用值和输出电流有用值、有功功率、直流母线电压以及过零检测等;B3处理开机检测;B4没有运用，可用于操控板之间通讯的扩展。
Task_CO：0.5ms使命，C0用于SCI通讯。
2 光伏并网逆变器操控战略
关于并网逆变器，要想完成并网运转需求具有以下几个要求：1)输出的电压和电网电压同频同相且幅值相同;2)要求逆变器输出的电流与电网电压同频同相即功率因数为1;3)逆变器输出满意电网电能质量要求。满意以上要求除合理的拓扑结构、规划合理的信号收集调度电路外，有用的操控战略也是不可或缺的。
逆变器有两种作业形式：独立运转形式和并网运转形式。当逆变器作业于独立运转形式时，操控器经过检测逆变器的输出电压完成对逆变器的操控，多选用电压闭环操控体系。可是，在并网形式下，需求保证逆变器输出的电压电流与电网同频同相，减小并联环流，一起需检测逆变器输出电流的巨细，以操控逆变器输出功率，因而，当逆变器作业于并网形式下，一般选用电流操控办法。
3 试验成果及定论
按照以上硬件电路与软件规划方案，依据TMS320F28035编写软件程序，在答应输入动摇范围内保证逆变器输出电压稳定且满意试验要求，在试验时选用逐渐添加功率的办法，建立了600W光伏并网逆变器体系的试验渠道。如图9所示，试验的输入由直流开关电源供给，试验中的负载为100W白炽灯，测验仪器为质量剖析仪、数字万用表、示波器等。终究的试验成果如图10所示，图(a)、(b)为逆变器在满功率运转时的电压电流输出波形，输出电压为225.2V，输出电流为9.3A，电压电流波形THD为3.3%、4.2%。需求阐明的是，为了便于试验中电流的测验，在检测电流时，因为选用的电流钳的量程很大，因而为了进步丈量精度，将电流扩大了不等倍数，现满载运转时的丈量电流为实践电流的四倍。从试验波形可以看出，试验输出波形满意规划要求。
4 总结
本文从硬件电路规划和软件规划两方面介绍了单相并网逆变器的规划进程。经过功率回路、驱动电路、检测电路的介绍与软件编程结构的剖析成功建立试验渠道。试验标明，硬件电路规划合理，软件逻辑正确，可以保证逆变器在并网状况下平稳、高效、准确的运转。
