基于DSP的光伏发电并网系统研究.doc

PAGE-7-

基于DSP的光伏发电并网系统研究

1、陈曦福建省东南股份有限公司热电厂邮编编码350309
2、范永刚河南煤业化工集团煤气化公司义马气化厂邮编编码472300

摘要： 本文主要探讨了以数字信号处理器DSP为控制核心的光伏发电并网系统，对其控制系统和逆变器控制电路的分析设计是本文的重点。本文阐述了逆变电路相关硬件电路的设计方法与元器件的选择，以及基于DSP的控制系统的设计方案。
关键词：光伏发电；逆变器控制；DSP；并网

ThedevelopmentofDSP-basedPhotovoltaicGrid-connectedSystem
作者

Abstract：Thispapermainlydiscussessolarpowergridtechnologybasedonthedigitalsignalprocessor(DSP),andthefocusishowtocontroltheinverter.ItexpoundsthehardwaredesignofcontrolsystembasedonDSPandthechoiceofrelatedhardwarecircuitandcomponents.
Keywords：photovoltaic,invertercontrol,DSP,Grid-connection

引言：
光伏发电，即太阳能发电，是一项将太阳光能转化为电能的发电技术。目前我国光伏发电技术已经基本完善，而作为一个能源匮乏的国家，我国的光伏发电并网也将是势在必行的。
本系统采用的主控处理器DSP(digitalsignalprocessor)是一种独特的微处理器，它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。本设计利用其强大的计算能力对电网电压电流的相位、幅值、频率进行跟踪反馈，与逆变出来的电压电流的参数进行比较并作出调整，从而实现送电上网。DSP芯片还可以方便地实现数字滤波功能，使外围电路大大减少，即节省了成本，又提高了可靠性，加强了人机互动性。
光伏发电并网系统的工作原理：
光伏发电并网系统，即通过太阳能电池(光伏电池)将太阳光能转化为不稳定的直流电，再经过DC-DC斩波电路和DC-AC逆变电路将直流电变换成交流电供给负载或并入电网。发电并网系统主要包括太阳能电池组（光伏阵列）、DC-DC斩波电路、DC-AC逆变电路、蓄电池，其中蓄电池是否需要根据具体情况而定。
光伏发电并网系统简要框图如下：

图2-1太阳能发电系统简要框图

太阳能电池阵列是由太阳能电池组合而成的太阳能电池板排列在一起形成的，为的是尽可能多的吸收太阳光能。蓄电池的作用主要是在太阳光能消失时，例如阴天、雨天等，暂时代替太阳光能提供能量，为减少成本，可以免去。图中可去除的变压器的作用是对逆变而来的交流电进行隔离，可以实现升压、降压或者滤波的功能。
DC-AC电路，即逆变电路，是整个发电并网系统中最重要的部分，它的设计控制的好坏直接影响到输出电能质量和并网是否成功。
逆变电路控制框图如下图所示：
图2-2逆变电路控制框图

3、硬件设计：
3.1DSP芯片TMS320F28016简介：
本设计采用美国TI公司DSP芯片TMS320F28016作为主控CPU，可提供60MHz超高性能，即16.67ns的周期，低功耗设计（1.8V-CPU核心，3.3V-I/O口），不仅具备32位DSP性能，而且实现了与MCU相似的外设集成，是集成CAN通信接口的最低成本数字信号控制器，支持JTAG边界扫描，片上集成了16通道的12位模数转换器(ADC)，267ns高速AD转换、片内存储器16K×16FLASH,6K×16SARAM、片内振荡器、看门狗模块、128位的安全锁、低功耗模块，空闲、备用、停止模块支持、三个32位CPU计时器、16路独立的脉宽调制(PWM)输出通道，可以方便实现完整的系统集成控制功能。通信接口包括CAN、I2C、UART以及SPI端口等。

3.2控制电路的设计：

图3-2-1控制结构框图
其中：AD---模数转换；SCIA---串行通信接口；
CAN---CAN总线；GPIO---通用I/O口
图3-2-1是光伏发电并网技术的控制结构框图，由图3-2-1可知本研究是以DSP芯片为核心，由电流电压采样、线路测温、按键信号以及以单片机STC89C516RD+为中心的液晶显示小系统共同组成的。在信号送入DSP芯片方面，电流电压采样、线路测温、按键模块通过DSP芯片的A/D引脚将信号输入，它们都是先将外部信号通过硬件电路转化为电压信号，再经由DSP芯片内部的A/D转换器变为数字信号，使DSP芯片对外部负载运行情况能实时检测控制。利用DSP芯片的外设CAN总线可以将多个光伏发电系统联系起来，形成局域