基于DSP的并网逆变器的设计

杨树涛+贺天章+刘俊国

摘 要： 逆变是整流的逆过程，逆变器是将低压直流电转换成交流电的装置。为了能将转换后的交流电送回电网，实现能量再循环，设计了基于DSP的并网逆变器，采用倍频单极性SPWM技术实现逆变控制，并利用DSP外设CAP检测逆变器输出电流频率和相位，以软锁相技术实现逆变器输出电流的相位和频率与电网电压同步；利用DSP外设ADC采集逆变器的输出电流与电网的电压，采用PI闭环调节以增加逆变器输出电流的稳定性，最后搭建实验样机验证设计的可行性。

关键词： 并网逆变器； 能量回馈控制； DSP； 软锁相； PI闭环调节

中图分类号： TN710?34； TM464 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）18?0159?04

Design of DSP based grid?connected inverter

YANG Shu?tao， HE Tian?zhang， LIU Jun?guo

（Luoyang Electronic Equipment Test Center of China， NO.111， PO Box 066， Mengzhou 454750， China）

Abstract： Inverter is an inverse process of rectifier， which convert low?voltage DC to AC. In this paper， a DSP based grid?connected inverter is designed to feed back the converted AC to the power grid to realize the energy recycle. The unipolar SPWM technology is used to realize the inversion control. CAP interface of DSP is utilized to detect the frequency and phase of inverter output current. The software phase?locked technology is taken to achieve the synchronization of inverter output current phase and frequency with the grid voltage. ADC is used to collect the inverter output current and the power grid voltage information. PI closed?loop control regulation is adopted to enhance the stability of inverter output current. An experimental prototype was designed to verify the technical performance of the grid?connected inverter.

Keywords： grid?connected inverter； energy feedback control； DSP； software phase locked loop； PI closed?loop regulation

0 引 言

逆变器也称逆变电源，逆变器是能将其他形式的能量（蓄电池、太阳能电池、电机制动、电源老化试验等）转变成交流电（工频或中频交流电）的装置。其通过控制半导体功率器件的开关，把直流电能转变成交流电能[1]。

并网逆变器输出年工频交流电，且输出电流的频率和相位与市电的频率和相位相同，它能以最大功率因数向电网回馈能量，是UPS、馈能式电子负载、分布式电站的核心控制器。逆变技术原理在1931年提出，1948年美国西屋电气公司研制成功。随着新型功率器件和计算机技术的发展，如今功率开关器件从20世纪60年代的SCR到大功率高频IGBT，为逆变器向大容量方向发展奠定了基础[2]。随着微电子技术的发展，逆变控制器件从分立模拟电路到高速DSP，使先进的控制技术如矢量控制技术、多电平变换技术、重复控制、模糊逻辑控制等在逆变领域得到了较好的应用[3]，为逆变器恒压、恒流、恒功率和并网等控制提供了理论依据和实现方法。……