主要内容

光伏逆变器与MPPT使用太阳能探索者套件

这个例子使用了:

开放的例子

本示例展示了如何使用德州仪器C2000处理器的嵌入式Coder®支持包实现光伏(PV)逆变器系统。万博1manbetx这个例子使用了德州仪器的太阳探测器套件和德州仪器的F28035 controlCARD。

使用这个例子，你可以:

  • 为PV逆变器系统模拟一个工厂模型

  • 测试性能并优化控制算法

  • 为控制器生成代码并将其加载到controlCARD上

  • 使用主机监控信号和调优参数

所需的硬件

  • 德州仪器太阳探测套件(TMDSSOLAR(P/C)EXPKIT)

  • F28035 controlCARD

可用的模型

用MPPT模拟光伏逆变器

仿真模型由设备模型和控制器组成。工厂模型由三个主要部分组成:

  • 仿真PV面板:该模块将辐照度值作为输入(以kW/m2为单位)，并模拟在德州仪器太阳能探索者套件上实现的PV模拟器。

  • DC-DC Boost Converter:该模块根据PWM脉冲的占空比提高输入电压。

  • 单相DC-AC逆变器:该模块使用h桥拓扑结构生成单相交流电压波形。一个交流负载可以连接到输出。

仿真模型中的控制器为:

  • 最大功率点跟踪

  • DC-DC升压控制器

  • DC-AC逆变控制器

为了使太阳能电池板节能，电池板必须在其最大功率点运行。然而，由于光伏电池的非线性性质以及温度和光强的变化，最大功率点不是固定的。扰动和观察(P&O)算法是使用Stateflow®图表来实现的，用于计算最大功率点运行所需的参考电压。参考电压是通过DC-DC升压控制器实现的。DC-DC升压控制器实现PI控制器跟踪MPPT算法设定的参考电压。为了跟踪参考电压，测量PV面板电压(Vpv)。

DC-DC升压变换器是一种传统的单相变换器，具有单开关MOSFET Q1。驱动Q1的PWM输出的占空比决定了传递给被控参数的升压量。

DC-DC升压控制器采用PI控制器实现。升压变换器占空比的增加使面板负载增加，导致面板输出电压下降。相应地，控制器输出(升压变换器占空比)的增加导致控制器输入误差的增加。为了得到参考电压值，PI控制器的反馈和电压参考输入是反向的。控制器以50千赫的频率工作。

DC-DC升压转换器输出电压不使用DC-DC升压控制器控制。然而，升压变换器的输出电压是由DC-AC逆变器控制器调节的，该控制器调节DC-AC逆变器的电流以保持该电压的调节。DC-AC逆变器控制器采用嵌套控制环-外部电压环和内部电流环。

电压回路产生电流回路的参考。电流的增加使直流母线负载增加，从而导致直流母线电压下降。为了达到参考电压值，反馈和外部电压补偿器的参考是反向的。电流参考然后乘以正弦参考得到瞬时电流参考。瞬时电流参考然后由电流补偿器与反馈电流一起使用，为DC-AC逆变器提供占空比。占空比的计算采用单极正弦PWM技术。

输入到PV模拟器可以改变运行模拟不同的辐照度值。控制器参数可以调优以获得更好的性能。

为控制器生成代码并将其加载到ControlCARD上

部署模型由三个实时中断服务例程(ISR)组成，用于:

  • DC-DC升压变换器闭环控制(50 kHz)

  • DC-AC逆变器闭环控制(20khz)

  • 设置用户从主机模型发送的辐照度值

F28035处理器通过串行通信接口(SCI)接收辐照度值，并使用串行外围接口(SPI)通信将其发送给F28027处理器(Solar Explorer Kit上的PV模拟器)。F28027处理器被预先配置为从F28035处理器接收更新的辐照度值。

使用上位机监控信号和调优参数

主机模型接收来自套件的数据并绘制其以验证MPPT和控制算法的性能。

监测信号

当模型运行时，您可以监视瞄准镜上的实际面板电源信号。实际面板功率是由PV模拟器提供的实时功率。

参数调优

在模型运行时，您可以使用仪表板块优化参数:

  • 辐照度-提供给PV模拟器的辐照度值(单位:kW/m2)。

  • 手动PV电压参考-用于手动设置PV模拟器的工作点的值。此值在拨码开关设置为时使用手动Vref选择。切换开关将关闭MPPT算法，并让您选择PV模拟器的工作电压。该值必须小于或等于设定辐照度时面板的开路电压，即:Vref_cmd <=辐照度(单位:kW/m2) * 28．

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