[发明专利]一种应用于光伏并网逆变器的双DSP控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光伏发电技术领域，特别涉及一种应用于光伏并网逆变器的双DSP控制方法。

背景技术

太阳能作为取之不尽、用之不竭的新能源，具有非常广阔的应用和发展前景，利用太阳能发电作为解决环境和能源危机的重要途径，正在获得巨大的经济效益和社会效益。

光伏并网逆变器是利用太阳能进行发电的重要工具，随着新能源技术的不断发展，光伏并网逆变器也由传统的两级式集中逆变器向多种拓扑形式和功率等级发展，对于光伏并网逆变器的可靠性、效率和功率密度等具有越来越高的要求。包括美国、欧洲及中国在内的各个国家都出台了关于光伏并网逆变器的强制性安全标准，出于安全性、可靠性等方面考虑，安全标准明确要求光伏并网逆变器的光伏侧与电网侧电气隔离。

由于要求光伏并网逆变器的光伏侧与电网侧电气隔离，而光伏电池侧与电网侧又要同时实现控制、采样以及与故障检测与保护等功能。一般来说，光伏侧要实现光伏电池输出电压及电流的采样、开关管的驱动与控制、开关管电压电流信号检测与过压过流保护等功能，电网侧需要实现电网电压的采样与相位锁定(锁相)、开关管的驱动与控制、开关管电压电流信号检测与过压过流保护、并网电流的检测与控制等功能。传统的控制方案一般采用单片DSP实现所有两侧的功能，且一般将DSP置于光伏电池侧，在这种情况下，电网侧各种信号的隔离采样以及开关管的隔离驱动成为电路设计的难点，尤其是电网电压的采样与锁相，这直接关系到光伏并网逆变器输出电能质量的好坏。工程应用中，一般采用工频采样变压器或者线性光耦实现电网电压的隔离采样，如果采用工频信号变压器，除了体积较大、功耗较大外，还存在相角偏移，精度不高等缺点。而如果采用线性光耦，由于器件单向导通且有死区，故存在成本高、线路复杂、计算困难等缺点。且隔离采样一般会造成采样信号的延时，使得故障信息不能实时传送给控制器，系统不能实时对故障信息做出反应，从而导致系统崩溃。而功率开关管的高频隔离驱动一般采用驱动变压器实现，不仅造成体积过大，而且会引入明显的电磁干扰以及驱动信号的延时与畸变，导致控制效果下降。

中国专利CN1877951A号也提出了一种用于光伏并网装置的双DSP控制电路，该方案具备STATCOM功能。但上述专利只是将两个DSP芯片联合计算，主要解决逆变器工作时无功功率的问题，未能实现电网侧与光伏侧的电气隔离的分布式和实时性控制，也不具备电网侧与光伏侧的通信功能。

发明内容

本发明针对现有技术中单DSP控制方案中存在的不足以及双DSP控制电路无法实现电网侧与光伏侧的电气隔离的分布式和实时性控制、电网侧与光伏侧之间无通信的问题，提出一种应用于光伏并网逆变器的双DSP控制方法，该方法在光伏侧和电网侧都实现了直接采样和实时控制，保证了控制效果并实现了电网侧与光伏侧的分布式控制，提高了系统可靠性。

为了实现上述发明目的，本发明的应用于光伏并网逆变器的双DSP控制方法，其特征在于：通过分设于电网侧与光伏侧且相互电气隔离两个DSP及其所属控制电路，分别实现对电网侧与光伏侧的控制，两个DSP之间采用基于脉冲宽度检测的方式进行通信。

在本发明的一个实施例中，所述的电网侧控制是指电网侧的DSP及其所属控制电路通过采样电网电压和电流信号以及电网侧各种故障信息信号，通过电网侧的DSP计算，实现电网电压的锁相、电网侧开关管的驱动与控制以及电网侧电路的过压、过流保护控制。

在本发明的一个实施例中，所述的光伏侧的控制是指光伏侧的DSP及其所属控制电路通过采样阳能光伏阵列的电压和电流信号以及光伏侧各种故障信息信号，通过电网侧的DSP计算，实现光伏侧开关管的驱动与控制和太阳能光伏阵列的MPPT及光伏侧电路的过压、过流保护控制。

在本发明的一个实施例中，所述的基于脉冲宽度检测的通信方式是指其中一侧的DSP通过发送脉冲的方式与另一侧的DSP通信，脉冲信号通过光耦实现两侧的隔离，脉冲的宽度信息反映了通信的内容，另一侧的DSP通过计算脉冲的宽度来识别通信内容。

本发明与传统单DSP控制方案以及双DSP控制方案相比，最大不同在于，本发明在光伏侧与电网侧各有一片DSP，光伏侧与电网侧的所有采样与控制由各自的DSP直接实现分布式控制，实现了被控对象的实时控制与监测，保证了控制的精度，降低了系统复杂程度，提高了系统可靠性。本发明通过光伏侧和电网侧的分布式控制，实现了两侧控制程序的模块化设计，简化了控制程序的设计。本发明基于脉冲宽度检测的通信方式具有通信方式简单、易于实现、抗干扰能力强等优点。