新型锁相技术在光伏并网系统中的应用

★第三届全国电能质量学术会议暨电能质量行业发展论坛论文集★一一一—————————————————＿————————————————＿—————————————————————一

新型锁相技术在光伏并网系统中的应用

周方圆１。龚芬１，胡前１，彭振江２

（１．株洲交流技术国家工程研究中心有限公司湖南株洲４１２００１

２．长沙理工大学电气与信患工程学院，湖南长沙４１００７７）

【摘要】为了满足光伏并网系统输出电流锁相快速、稳定和高精度的要求，本文提出了

一种新型基于ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２的软件锁相算法和硬件电路结构。该算法是对周期寄存器值进行ＰＩ调节的同时也对调制正弦表的指针变量进行比例调节，提高了锁相快速性和稳定性。在自制的样机上验证了本文所用算法的实用性，能较好地满足光伏并网和单位功率因数的要求。

【关键词】光伏并网；ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２；闭环控制；软件锁相

Ｏ．引言’

光伏发电是直接将太阳光转换为电能的一种发电形式，随着全球能源问题的日益凸显，光伏并网发电的优势越来越明显。光伏并网逆变器是光伏并网发电的核心部分，其主要功能是将太阳能光伏电池发出的直流电转换为交流电。对电网的跟踪控制是整个逆变系统控制的核心，直接关系到系统的输出电能质量和运行效率。为了使并网电流与电网电压同频同相，实现单位功率输出，必须使用锁相环，而为了解决因电网电压波动等不确定的因素导致的瞬态过冲电流、环流等问题，必须提高锁相环的稳定性、精度和反应速度Ｉｌ－３】。

基于ＤＳＰ２８１２芯片的软件锁相方法一般有３种，即指针归零法、先调频后滑相法、调频调相同时进行法。其中调频调相同时进行法是使用范围较广的一种方法［４１。传统的调频调相同时进行法是对周期寄存器值ＴＩＰＲ进行调节，达到频率和相位同时调节的目的【５‘７１。这种方法容易实现并且精度高，但是存在着锁相速度不快而且抗干扰能力不强的缺点。

本文提出了一种基于ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２型ＤＳＰ的同时调频调相锁相方法，有效的解决了以上问题，并在实验样机上验证了该方法的有效性。

１．新型软件锁相的原理

光伏并网系统原理图如图１所示，系统由ＤＣ／ＡＣ逆变环节，ＬＣ滤波器，隔离变压器，采样检测电路，ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２型ＤＳＰ以及隔离驱动电路组成蹲州。ＤＣ／ＡＣ逆变环节将光伏电池输出的直流电转换为交流电；ＬＣ滤波器能够滤除逆变输出的高次谐波；工频变压器Ｔ使电网电压和发电系统相互隔离；采样检测电路将检测到的电压电流幅值、频率和相位信号整定后输入到ＤＳＰ的ＣＡＰ、ＡＤ引脚；ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２型ＤＳＰ作为控制核心对采样的信号进行处理，其输出的ＳＰＷＭ信号通过控翩ＩＧＢＴ通断来调节逆变器输出电压电流［ＩＯ－１１１；隔离电路将弱电部分和强电部分电气隔离，驱动电路用来驱动ＩＧＢＴ。上述结构组成了一个闭环控制系统（锁相环）［１２－１４１，通过对该闭环系统进行合理的设置就可使得逆变器并网电流实现对电网电压相位频率的跟踪，即完成锁相功能Ｉｌ５。。