基于DSP的能馈型电子负载并网逆变系统及控制方法

摘要

本发明公开了基于DSP的能馈型电子负载并网逆变系统及控制方法，包括：主电路和控制电路。所述主电路包括顺次连接的并网逆变模块、输出滤波模块；所述并网逆变模块与升压系统400V DC输出端相连接，所述输出滤波模块与公用电网相连接；所述控制电路包括故障保护电路模块、电流电压采样及信号处理模块、人机交互模块、DSP嵌入式系统模块和高频驱动模块。本发明在国内首次针对低压直流电源输出特性的可靠性测试，基于高频PWM技术，采用工业级高性能数字信号处理器DSP芯片实现并网逆变系统的全数字化控制，将能量回馈型电子负载升压系统输出的400V高压直流电逆变成220V单相工频电，输出侧并入电网。

主权项

一种基于DSP的能馈型电子负载并网逆变系统的控制方法，其特征在于，包括主电路和控制电路，所述主电路包括顺次连接的并网逆变模块、输出滤波模块；所述并网逆变模块与升压系统400V DC输出端相连接，所述输出滤波模块与公用电网相连接；所述控制电路包括故障保护电路模块、电流电压采样及信号处理模块、人机交互模块、DSP嵌入式系统模块和高频驱动模块；所述DSP嵌入式系统模块分别与电流电压采样及信号处理模块的输出端、故障保护电路模块的输出端和高频驱动模块的输入端相连接，所述高频驱动模块的输出端与并网逆变模块连接，所述电流电压采样及信号处理模块的输入端与公用电网相连接；本发明采用数字锁相环方法使系统的输出电流与电网电压同频同相，实现输出的功率因数近似为1；所述数字锁相环方法具体包括如下步骤：S1、采样市电电网电压信号，通过电网电压相位采样电路得到与其同步的0～3.3V TTL方波信号；S2、将0～3.3V TTL方波信号送入DSP数字信号处理器的EVA/B模块捕获单元的CAP引脚，为CAP分配一个通用定时器作为时基计数器，并设定该时基计数器的时基为递增计数模式；S3、当检测到0～3.3V TTL方波信号上升沿时，DSP数字信号处理器的EVA/B模块捕获单元会将当前计数器的计数值CNT_n保存在寄存器中，并产生相应的CAP中断；S4、获取电网电压的相位信号：将当前计数值和前一次计数值比较求差值，从而得到前后两次上升沿的时间差，并计算相应的周期值T和频率值f，从而通过数字锁相环得到电网电压的频率信号和相位信号；S5、如果捕获到的电网电压频率f在49Hz～51Hz范围内，则执行S6到S7，否则继续采样；S6、频率跟踪：若系统输出电流频率小于电网电压频率，则根据DSP嵌入式系统模块的防积分饱和数字PI调节器的运算结果减小发生SPWM信号的定时器周期寄存器的值，通过提高载波频率来实现系统输出电流频率与电网电压频率相同；若系统输出电流频率大于电网电压频率，则根据DSP嵌入式系统模块的防积分饱和数字PI调节器的运算结果增大发生SPWM信号的定时器周期寄存器的值，通过减小载波频率来实现系统输出电流频率与电网电压频率相同；S7、相位跟踪：若系统输出电流相位与电网电压相位不同步时，当捕获到电网电压的过零点时，则调整定时器相应比较寄存器中正弦波离散值的指针，将正弦基准信号生成模块中的查表指针归零，同时复位作为时基计数器的定时器重新开始计数，并作时间补偿实现系统输出电流与电网电压同相。