一种基于DSP的光伏发电并网系统的制作方法

本实用新型涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种基于DSP的光伏发电并网系统。

背景技术：

目前，人类正面临实现经济和社会可持续发展的重大挑战，在有限资源和环保严格要求的双重制约下发展和利用太阳能资源已经成为全球热点问题。太阳能是一种理想的可再生能源，它具有无噪声、无污染，能量随处可得且取之不尽，不受地域限制等优点，是常规发电和其他发电方式所不能比拟的。因此，开发利用太阳能已成为世界上许多国家可持续发展的重要战略决策，开发利用太阳能的主要途径是光伏发电。

从远期看，光伏并网发电将以分散式电源进入电力市场，并部分取代常规能源；从近期看，光伏并网发电可以作为常规能源的补充，解决特殊应用领域，如通信、信号电源，和边远无电地区民用生活用电需求，从环境保护及能源战略上都具有重大的意义。国际光伏发电正在由边远农村和特殊应用向并网发电和与建筑结合供电的方向发展，光伏发电已由补充能源向替代能源过渡。而我国由于电力部门尚未正式接受光伏发电并网，并网型的光伏市场没有真正启动,但随着光电技术的日趋成熟,光伏并网发电系统具有着突出的市场潜力。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于DSP的光伏发电并网系统，该系统具有输入欠压保护、输出过流保护、相位跟踪等功能，当过流、欠压故障排除后，系统能自动恢复为正常状态；充分利用了 MS320LF2407 的软硬件资源，实现了采样、PWM 控制、系统保护及 MPPT，大大减小了控制电路的复杂程度，提高了系统设计的灵活性。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种基于DSP的光伏发电并网系统，包括DSP控制模块、逆变模块、滤波模块、信号检测电路和反馈电路，光伏电池输出的直流电源依次经逆变模块、滤波模块传送至电网，所述信号检测电路用于采集光伏电池输出的电源信号，并将采集的电源信号转换后传送至DSP控制模块进行处理，处理后的控制信号通过逆变驱动电路驱动逆变模块经直流电转换成交流电，所述反馈电路主要由反馈电流检测电路组成，用于采集滤波后电流信号，并将采集后的电流信号转换后传送至DSP控制模块进行处理，形成过流保护，供电电源为DSP控制模块提供相适应的电源；所述信号检测电路由MPPT采样电路和电压检测电路组成，分别用于采集光伏电池输出的电压信号，并传送DSP控制模块的PWM产生单元处理，生产SPWM波驱动信号，所述逆变驱动电路根据SPWM波驱动信号驱动逆变模块生产交流电信号。

进一步优化的技术方案为所述逆变模块采用单向全桥逆变电路，由两个半桥电路组成，主要包括功率开关Q3、Q4、Q5、Q6；功率开关Q3与Q6互补，功率开关Q4与Q5互补，功率开关Q3、Q5和Q4、Q6轮流导通。

进一步优化的技术方案为所述逆变驱动电路由两片IR204驱动芯片组成，分别连接两个半桥电路，控制功率开关Q3、Q4、Q5、Q6的开和关。

进一步优化的技术方案为所述DSP控制模块由TMS320LF2407型DSP控制芯片及外围电路组成。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型由太阳能电池组产生直流电，经并网逆变器转换成交流电，直接或升压后并入电网，供给交流负载，多余的电力通过反馈网络加入电网，当太阳光不足，产生电能不能满足负载需求时，仍可由电网供电。该系统采用 TMS320LF2407 型 DSP 为核心控制器件，使其具有 MPPT 功能，再经过 DC/AC 变换器输出到电网，将输出电流的反馈信号与正弦参考信号进行比较，通过 PI 调节来改变正弦波的幅值来达到控制的目的，其中信号检测及调理单元主要完成电平转换和滤波等功能，以满足 DSP 控制系统对各路信号电平范围和信号质量的要求。驱动电路起到提高脉冲的驱动能力和隔离的作用。保护电路则保证发生故障时，系统能从硬件上直接封锁输出脉冲信号，进而自动恢复为正常状态。

附图说明

图1是本实用新型原理框图；

图2是本实用新型逆变模块主电路图；

图3是本实用新型逆变驱动电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型公开了一种基于DSP的光伏发电并网系统，包括DSP控制模块、逆变模块、滤波模块、信号检测电路和反馈电路，光伏电池输出的直流电源依次经逆变模块、滤波模块传送至电网，所述信号检测电路用于采集光伏电池输出的电源信号，并将采集的电源信号转换后传送至DSP控制模块进行处理，处理后的控制信号通过逆变驱动电路驱动逆变模块经直流电转换成交流电，所述反馈电路主要由反馈电流检测电路组成，用于采集滤波后电流信号，并将采集后的电流信号转换后传送至DSP控制模块进行处理，形成过流保护，供电电源为DSP控制模块提供相适应的电源；所述信号检测电路由MPPT采样电路和电压检测电路组成，分别用于采集光伏电池输出的电压信号，并传送DSP控制模块的PWM产生单元处理，生产SPWM波驱动信号，所述逆变驱动电路根据SPWM波驱动信号驱动逆变模块生产交流电信号。

如图2所示，进一步优化的实施例为所述逆变模块采用单向全桥逆变电路，由两个半桥电路组成，主要包括功率开关Q3、Q4、Q5、Q6；功率开关Q3与Q6互补，功率开关Q4与Q5互补，功率开关Q3、Q5和Q4、Q6轮流导通。主电路采用了单相全桥逆变电路由两个半桥电路组成。功率开关元件Q3与Q6互补，Q4与Q5互补，当Q3与Q5同时导通时，负载电压Uo=+Udc；当Q4与Q6同时导通时，负载电压Uo=-Udc；Q3、Q5和Q4、Q6轮流导通，负载两端就得到交流电能。控制功率元件的导通与截止的方法有方波调制和正弦波调制两种方式，方波逆变器虽然结构简单，但输出的电能质量较差，谐波分量大。本系统是采用SPWM控制使脉冲序列的宽度随正弦波幅值变化而变化，经过输出端LC滤波器滤除高次谐波，得到正弦波交流电能。

如图3所示，进一步优化的实施例为所述逆变驱动电路由两片IR204驱动芯片组成，分别连接两个半桥电路，控制功率开关Q3、Q4、Q5、Q6的开和关。系统采用两片 IR2104 控制 4 个 功率开关管组成一个全桥驱动电路。IR2104 芯片静态功耗小，具有欠压保护功能，且可实现 MOS 管的高速开通和关断。

进一步优化的技术方案为所述DSP控制模块由TMS320LF2407型DSP控制芯片及外围电路组成。本系统采用 TMS320LF2407DSP 芯片，由于其本身不具有正弦计算的功能，需要通过程序建立正弦函数数据表。正弦函数表建立方法如下：由 0°开始，每个 0.15°建立一个数据，每个数据具有 15 位二进制值。由 0°～179.85°共 1200 项数据，占 1 200 个字。sin0°＝＃0000H，sin90°＝＃7FFFH。在 DSP 的一个 ROM 连续单元块中建立正弦表。程序先根据所要求的输出频率 f 计算出调幅比 M，根据正弦表查出相应的正弦值，将计算出的比较值送入全比较寄存器 CMPR，当定时器的计数值 T1CNT 与 CMPR 同相时，DSP 内部的 PWM 电路将根据比较方式控制器 ACTRA 和死区控制寄存器DB TCONA 所确定的输出逻辑输出 SPWM 波形。MPPT 最大功率跟踪控制是通过对电压取样、比较，再反馈结果到 DSP，通过比较电压的大小进行调节，以达到最大功率跟踪的功能。