基于DSP閉環控制的單相逆變器的研究

摘要：基于DSP的閉環控制逆變，采用TMS320F2812作為控制器。文章通過對DSP編程產生的PWM和SPWM，以光耦隔離分別來驅動高頻逆變橋和工頻變換器，同時分析了逆變橋中開關損耗，通過改進算法，提高了轉換效率。
關鍵詞：逆變器；脈寬調制；閉環控制；開關效率

0 引言
隨著不可再生能源的過度開發，能源危機已迫在眉睫，太陽能發電將成為生產、生活等領域的主要能源之一。作為太陽能利用主要方式之一的光伏發電已開始受到人們的廣泛關注。一些發達國家在光伏發電方面已經走在前列，其裝機容量已達百萬兆瓦級。我國作為一個人口和能源需求大國，在太陽能利用方面，與發達國家相比還存有相當大的差距。基于此，本文研究了作為光伏發電核心器件的逆變器的基本結構和控制原理。

1 閉環逆變器的總體設計
1．1 技術指標
輸出功率為500W，輸出波形為交流正弦波，輸出電壓為220V，正負偏差≤5％；頻率為50Hz，正負偏差不得>0．2Hz。
1．2 系統原理圖

本逆變器的特點：1)輸入級沒有DC／DC升壓結構，從而提高轉換效率和安全性。2)控制方式高度數字化，從而最大限度地利用DSP的高速處理能力和它的集成外設，縮小逆變器的物理尺寸，降低了成本。3)控制驅動電路都通過二極管續流。采用零電壓導通和零電流截止的移相控制方式。4)二次側采用中心抽頭的輸出方式，極大提高了高頻變壓器的利用效率。

2 逆變器的主電路設計與分析
逆變器的主電路中，由高頻驅動電路驅動高頻逆變橋，工頻驅動電路驅動工頻變換器，其間通過高頻變壓器直接升壓，然后通過LC交流濾波器得到標準的正弦波。
為了保證輸出電壓的穩定以及防止過載，本系統設計了過壓、過流等電路，通過上述保護模塊實現對主電路的保護，同時為防止磁飽和發生，在脈沖變壓器一次繞組中串入了電容器C0。
(1)t=t0時，K1、K4導通，直流電壓Ui加在高頻變壓器T一次繞組N1上，二次繞組N21產生感應電壓，帶同名端標志“．”為正，其電壓幅值為，設輸入電流為ii，在一次繞組N1電流線性增加時，二次繞組N21和濾波電感L1中電流i2也線性增長，其電感L1電流的增長量為：

(2)t=TON時，K1、K2、K3、K4均截止，此時電感L1電流i2最大，在TON～Ts／2時間內，此為對DSP編程所設置的死區時間。高頻脈沖變壓器一次繞組電流ii不能突變，則通過D2、D3續流，存儲在一次繞組中的能量回饋到電源。同時，二次繞組N21和濾波電感L1電流i2也不能突變，根據欏次定理，二次繞組N21的感應電壓維持原極性不變，濾波電感L1電壓極性反向，工頻變換器的Tg=0．02s，K1、K2為超前臂，K3、K4為滯后臂。通過控制超前臂K1、K2和滯后臂的K3、K4導通次序，滯后臂滯后一個θ導通，也就是移相角，感性負載RL電流通過D9續流。負半周類似。