1分布式電源并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　1．1 DC-DC變換器

　　DC-DC變換器是通過半導(dǎo)體閥器件的開關(guān)動(dòng)作將直流電壓先變?yōu)榻涣麟妷?，?jīng)整流后又變?yōu)闃O性和電壓值不同的直流電壓的電路，這里要闡述的是中間經(jīng)過變壓器耦合的直流間接變換電路。DC-DC變換器在將直流電壓變換為交流電壓時(shí)頻率是任意可選的，因此使用高頻變壓器能使變壓器和電感等磁性元件和平波用電容器小型輕量化。如今，隨著半導(dǎo)體閥器件的進(jìn)步，輸出功率為100 W以上的電源實(shí)際上采用的開關(guān)頻率都在20～500 kHz范圍內(nèi)，MHz級(jí)高頻變換器也在開發(fā)研究之中。而且，通過變換頻率的高頻化，可以使平波用電容的容量減小，從而能夠使用陶瓷電容等高可靠性的元件。而且，本文在舉例闡述動(dòng)作原理是采用雙極功率晶體管、IGBT、MOSFET等開通關(guān)斷可控的器件作為直流電壓變換為交流電壓的半導(dǎo)體閥器件，使用最多的還是MOSFET。

　　1．2 直流母線電壓PID控制器設(shè)計(jì)

　　作為直流母線400 V電壓必須具有一定的穩(wěn)定性，不應(yīng)該隨著負(fù)載的變化或電池電壓的改變而產(chǎn)生波動(dòng)。因此必然需要用到反饋的概念。反饋理論的要素包括三個(gè)部分：測(cè)量、比較和執(zhí)行。測(cè)量關(guān)心的變量，與期望值相比較，用這個(gè)誤差糾正調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的響應(yīng)。由于PID控制器可以實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)，其優(yōu)異的動(dòng)態(tài)穩(wěn)態(tài)特性，以及方便靈活的參數(shù)整定方法，因此在逆變并網(wǎng)器中直流母線的電壓控制選擇PID控制算法。

　　在閉環(huán)控制系統(tǒng)里，將調(diào)節(jié)器置于純比例作用下，從小到大逐漸改變調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)，得到等幅振蕩的過渡過程。此時(shí)的比例系數(shù)稱為臨界比例系數(shù)Ku，相鄰兩個(gè)波峰間的時(shí)間間隔，稱為臨界振蕩周期Tu。

　　臨界比例度法步驟：

　?。?）將調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間置于最大（TI=∞），微分時(shí)間置零（TD=0），比例系數(shù)KP適當(dāng)，平衡操作一段時(shí)間，把系統(tǒng)投入自動(dòng)運(yùn)行。

　　（2）將比例系數(shù)KP逐漸增大，得到等幅振蕩過程，記下臨界比例系數(shù)Ku和臨界振蕩周期Tu值。

　?。?）根據(jù)Ku和Tu值，采用經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算出調(diào)節(jié)器各個(gè)參數(shù)，即KP，TI和TD的值。

　　1．3 逆變并網(wǎng)鎖相環(huán)設(shè)計(jì)

　　鎖相環(huán)分為模擬鎖相環(huán)和數(shù)字環(huán)鎖相。模擬鎖相環(huán)在電路可靠性、穩(wěn)定性和集成度方面有著不可克服的缺陷：數(shù)字鎖相環(huán)又分為由數(shù)字邏輯器件構(gòu)成的全數(shù)字邏輯鎖相環(huán)和基于DSP的軟件鎖相環(huán)。全數(shù)字邏輯鎖相環(huán)路由邏輯器件構(gòu)成。

　　為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)電壓（SIGNAL）周期和相位的采樣，這里利用了一個(gè)遲滯比較器把信號(hào)源的模擬采樣信號(hào)（SIGNAL）整形為矩形波（TO_DSP）然后通過TMS320F28X的捕獲單元得到電網(wǎng)電壓的頻率和相位信息。在設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)注意的是，由于軟件是通過電網(wǎng)電壓的上升沿來獲得周期和相位信息的，因此在硬件的設(shè)計(jì)上應(yīng)當(dāng)保證電網(wǎng)電壓的過零點(diǎn)和正弦波整形得到的矩形波的上升沿保持一致（即不能有延時(shí)），這就要求計(jì)算遲滯比較器的上限觸發(fā)電平U+為0 V。