基于DSP闭环控制的单相逆变器的研究

摘要：基于DSP的闭环控制逆变，采用TMS320F2812作为控制器。文章通过对DSP编程产生的PWM和SPWM，以光耦隔离分别来驱动高频逆变桥和工频变换器，同时分析了逆变桥中开关损耗，通过改进算法，提高了转换效率。
关键词：逆变器；脉宽调制；闭环控制；开关效率

0 引言
随着不可再生能源的过度开发，能源危机已迫在眉睫，太阳能发电将成为生产、生活等领域的主要能源之一。作为太阳能利用主要方式之一的光伏发电已开始受到人们的广泛关注。一些发达国家在光伏发电方面已经走在前列，其装机容量已达百万兆瓦级。我国作为一个人口和能源需求大国，在太阳能利用方面，与发达国家相比还存有相当大的差距。基于此，本文研究了作为光伏发电核心器件的逆变器的基本结构和控制原理。

1 闭环逆变器的总体设计
1．1 技术指标
输出功率为500W，输出波形为交流正弦波，输出电压为220V，正负偏差≤5％；频率为50Hz，正负偏差不得>0．2Hz。
1．2 系统原理图

本逆变器的特点：1)输入级没有DC／DC升压结构，从而提高转换效率和安全性。2)控制方式高度数字化，从而最大限度地利用DSP的高速处理能力和它的集成外设，缩小逆变器的物理尺寸，降低了成本。3)控制驱动电路都通过二极管续流。采用零电压导通和零电流截止的移相控制方式。4)二次侧采用中心抽头的输出方式，极大提高了高频变压器的利用效率。

2 逆变器的主电路设计与分析
逆变器的主电路中，由高频驱动电路驱动高频逆变桥，工频驱动电路驱动工频变换器，其间通过高频变压器直接升压，然后通过LC交流滤波器得到标准的正弦波。
为了保证输出电压的稳定以及防止过载，本系统设计了过压、过流等电路，通过上述保护模块实现对主电路的保护，同时为防止磁饱和发生，在脉冲变压器一次绕组中串入了电容器C0。
(1)t=t0时，K1、K4导通，直流电压Ui加在高频变压器T一次绕组N1上，二次绕组N21产生感应电压，带同名端标志“．”为正，其电压幅值为，设输入电流为ii，在一次绕组N1电流线性增加时，二次绕组N21和滤波电感L1中电流i2也线性增长，其电感L1电流的增长量为：

(2)t=TON时，K1、K2、K3、K4均截止，此时电感L1电流i2最大，在TON～Ts／2时间内，此为对DSP编程所设置的死区时间。高频脉冲变压器一次绕组电流ii不能突变，则通过D2、D3续流，存储在一次绕组中的能量回馈到电源。同时，二次绕组N21和滤波电感L1电流i2也不能突变，根据椤次定理，二次绕组N21的感应电压维持原极性不变，滤波电感L1电压极性反向，工频变换器的Tg=0．02s，K1、K2为超前臂，K3、K4为滞后臂。通过控制超前臂K1、K2和滞后臂的K3、K4导通次序，滞后臂滞后一个θ导通，也就是移相角，感性负载RL电流通过D9续流。负半周类似。