【正文】 7） 為模擬實(shí)際電網(wǎng)電壓畸變的情況，本系統(tǒng)可在輸入正弦參考信號(hào)畸變（例如輸入方波信號(hào)）的情況下正常工作。5） 具有欠壓保護(hù)和過流保護(hù)功能，且在故障排除后能自動(dòng)恢復(fù)正常狀態(tài)。3） 在各種負(fù)載情況下，DCAC變換效率超過80%，最高達(dá)88%。2） 具有頻率跟蹤功能，相對(duì)誤差%。從示波器讀出Ud和U01，計(jì)算得到變換效率。n 頻率跟蹤和相位跟蹤的測(cè)試：雙蹤示波器的兩個(gè)通道分別接參考信號(hào)和輸出信號(hào)，對(duì)參考信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)(45Hz~55Hz)，利用數(shù)字示波器讀出各個(gè)頻率點(diǎn)的輸出頻率，與輸入進(jìn)行比較；相位通過直接觀察比較兩路輸入的波形。兩只功率管以較高的開關(guān)頻率互補(bǔ)開關(guān)，保證可以得到理想的正弦輸出電壓波形；另外兩只功率管以較低的輸出電壓基波頻率工作，從而很大程度減小了開關(guān)損耗，進(jìn)而提高了效率。 為了很好地將頻率和損耗綜合考慮，我們采用HPWM（hybrid PWM）控制。設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)，雙極性控制的正弦脈寬調(diào)制（bipolar PWM）跟單極性控制的正弦脈寬調(diào)制（unipolar PWM），其功率管均以較高的開關(guān)頻率工作。當(dāng)軟件沒能在看門狗定時(shí)器溢出之前將其清零，看門狗定時(shí)器將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生一次復(fù)位，從而防止程序死循環(huán)的出現(xiàn)，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定地運(yùn)行?？撮T狗技術(shù)就是不斷監(jiān)視程序循環(huán)的運(yùn)行時(shí)間，若發(fā)現(xiàn)時(shí)間超過循環(huán)設(shè)定時(shí)間，則認(rèn)為系統(tǒng)陷入死循環(huán)，然后強(qiáng)迫程序進(jìn)入錯(cuò)誤處理程序，使系統(tǒng)進(jìn)入正軌。2）看門狗技術(shù)TMS320F2812處理器受到干擾而失控，引起程序亂飛，也可能使程序陷入“死循環(huán)”，軟件陷阱技術(shù)不能使失控的程序擺脫“死循環(huán)”的困境。本系統(tǒng)中，在未用的程序空間用0x5555H數(shù)據(jù)填滿。為了將“亂飛”或陷入“死循環(huán)”的程序重新納入正軌，我們可采取一些必要的軟件抗干擾措施，常用的有軟件陷阱技術(shù)和看門狗技術(shù)。疊加在被測(cè)模擬輸入信號(hào)上的噪聲干擾，會(huì)導(dǎo)致較大的測(cè)量誤差，但由于噪聲的隨機(jī)性，我們可以通過軟件濾波的方法來(lái)濾除虛假信號(hào)，求出其真實(shí)信號(hào)。實(shí)現(xiàn)方法如下：，由DSP捕獲其上升沿和下降沿，調(diào)整正弦表相位和輸入基準(zhǔn)信號(hào)一致；通過計(jì)數(shù)法計(jì)算輸入方波信號(hào)的周期，調(diào)整正弦表讀數(shù)頻率，實(shí)現(xiàn)頻率鎖定。在電網(wǎng)電壓正常時(shí)，則選用電網(wǎng)電壓過零信號(hào)作為同步信號(hào)來(lái)做頻率修正，再檢測(cè)相位差進(jìn)行修正。上述即為實(shí)現(xiàn)ADC校正的全過程，通過使用這種方法，ADC的轉(zhuǎn)換精度有很大提高。具體計(jì)算過程如下：獲取已知輸入?yún)⒖茧妷盒盘?hào)xH和xL所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換值yH和yL；利用方程及已知的參考值(xL，yL)和(xH，yH) 計(jì)算實(shí)際增益及失調(diào)誤差：定義輸入x=y*mbmc，則由方程y=x*ma+b得校正增益mb=1/ma，校正失調(diào)mc =b/ma。通過讀取相應(yīng)的結(jié)果寄存器獲取轉(zhuǎn)換值，利用兩組輸入輸出值求得ADC模塊的校正增益和校正失調(diào)，然后利用這兩個(gè)值對(duì)其他通道的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償，從而提高了ADC模塊轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確度。對(duì)于ADC模塊采取了如下方法對(duì)其進(jìn)行校正。如以最壞情況y=+80為例，有效位數(shù)為L(zhǎng)n4015/Ln2=。在實(shí)際中，A/D轉(zhuǎn)換模塊的各種誤差是不可避免的，這里定義具有增益誤差和失調(diào)誤差的ADC模塊的轉(zhuǎn)換方程為 ADC實(shí)際增益和理想增益圖式中ma為實(shí)際增益，b為失調(diào)誤差。TMS320F2812的A/ D轉(zhuǎn)換器主要存在失調(diào)誤差和增益誤差。但在實(shí)際使用中，發(fā)現(xiàn)TMS320F2812 內(nèi)部ADC的轉(zhuǎn)換結(jié)果誤差較大，如果直接將此轉(zhuǎn)換結(jié)果用于控制，必然會(huì)降低控制精度。按以下賦值，即可實(shí)現(xiàn)HPWM輸出。為了實(shí)現(xiàn)該機(jī)制，在PI調(diào)節(jié)限幅時(shí)，使上下限值關(guān)于零對(duì)稱，即上限值設(shè)置為周期寄存器的值，下限值設(shè)置為相應(yīng)的負(fù)值。在PI調(diào)節(jié)限幅時(shí)將下限值設(shè)置為零，上限值設(shè)置為最大值即為周期寄存器的值，將運(yùn)算結(jié)果賦值給比較寄存器CMPRx，即可生成雙極性SPWM。因此根據(jù)結(jié)論中所述的模擬雙極性生成法則。同時(shí)查表指針加一，在一個(gè)正弦波周期結(jié)束時(shí)，將查表指針復(fù)位至參考正弦波表的首地址。用MATLAB求出相應(yīng)的500個(gè)離散值后，作為電壓信號(hào)的參考值制成表格用于查表程序。數(shù)字化基準(zhǔn)正弦信號(hào)用一系列離散點(diǎn)來(lái)代替正弦值，通過查表獲得。全比較單元主要包括硬件比較器、定時(shí)器、全比較寄存器CMP全比較寄存器CMP全比較寄存器CMP3。根據(jù)數(shù)字PWM的發(fā)生原理，要實(shí)現(xiàn)數(shù)字SPWM控制比較容易。 SPWM的模擬實(shí)現(xiàn)方法2）SPWM的DSC生成 全比較單元框圖在模擬電路中。死區(qū)有效的前提是其中的1，3，5引腳被設(shè)置為高有效，對(duì)應(yīng)的2，4，6引腳被設(shè)置為低有效。它實(shí)際上是讓每一路PWM的上升沿時(shí)刻延遲一個(gè)死區(qū)時(shí)間。死區(qū)可以通過外部模擬電路實(shí)現(xiàn)，也可以由TMS320F2812內(nèi)部的死區(qū)發(fā)生模塊設(shè)定。對(duì)于輸出高電平有效的那一路PWM輸出口，當(dāng)計(jì)數(shù)值上升到比較值CMPRx時(shí)，輸出高電平；當(dāng)計(jì)數(shù)值下降到比較值CMPRx時(shí)，則輸出低電平；輸出低電平有效的那一路PWM輸出口與之互補(bǔ)。 MPPT算法實(shí)現(xiàn) 實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）功能，使得逆變器輸入端的輸入電阻等于穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻，即DCAC輸入端電壓Ud與直流穩(wěn)壓源US存在如下關(guān)系：本設(shè)計(jì)采用擾動(dòng)觀察法實(shí)現(xiàn)MPPT，Up（k)、Ip(k)、P(k)分別為第k次采樣的太陽(yáng)能電池輸出電壓、電流功率，為兩次采樣的功率差，為產(chǎn)生的電壓擾動(dòng)量。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分常數(shù)Ti，Ti越大，積分作用越弱，反之越強(qiáng)。通常隨著Kp值的加大，閉環(huán)系統(tǒng)的超調(diào)量加大，系統(tǒng)響應(yīng)速度加快，但是當(dāng)Kp增加到一定程度，系統(tǒng)會(huì)變得不穩(wěn)定。它是一種線性控制器，它根據(jù)給定值r(t)與實(shí)際輸出值c(t)構(gòu)成控制偏差：將偏差的比例（P）和積分（I）通過線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)被控對(duì)象（頻率或者相位）進(jìn)行控制，其控制規(guī)律為：其中u(t)為PI控制器的輸出，e(t)為PI調(diào)節(jié)器的輸入，Kp為比例系數(shù)，Ti為積分時(shí)間常數(shù)。 逆變器軟件流程圖其中PI運(yùn)算模塊包括電壓外環(huán)PI調(diào)節(jié)以及電流內(nèi)環(huán)P調(diào)節(jié)兩部分。、由于逆變器控制策略是通過中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)的，系統(tǒng)對(duì)中斷服務(wù)程序的執(zhí)行時(shí)間有嚴(yán)格的要求，因此為了縮短中斷服務(wù)程序的執(zhí)行時(shí)間，與擴(kuò)展功能處理器的串行通信是由主程序輪循采樣標(biāo)志位以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送的。由上述功能的劃分可以確定以下子程序模塊：n 正弦指令生成模塊，生成50Hz的電壓信號(hào)；n A/D數(shù)據(jù)處理模塊，讀取A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果值，并將采樣標(biāo)志位置位，以通知主循環(huán)將新的采樣值通過串口發(fā)送至擴(kuò)展部分處理器中。中斷服務(wù)程序的主要功能包括采樣輸出電壓、與參考值作比較、誤差的PI調(diào)節(jié)、與三角波交截，產(chǎn)生SPWM脈沖等。n EVA模塊的初始化：對(duì)EVA模塊的各寄存器進(jìn)行初始化，設(shè)置EVA的中斷周期，軟件死區(qū)時(shí)間等。n 中斷向量初始化：打開指定模塊（EVA）的中斷功能。n 程序拷貝：由于程序是寫入到TMS320F2812的FLASH中的，而在FLASH中運(yùn)行程序的速度只能達(dá)到100MIPS，因此需要在處理器上電時(shí)，就將程序從FLASH中拷貝到內(nèi)部RAM中，以使程序運(yùn)行的速度達(dá)到150MIPS。主程序的初始化模塊中對(duì)TMS320F2812各種模塊及其周圍相關(guān)硬件進(jìn)行初始化，以保證它們能正常工作。5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 逆變器系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)是數(shù)字控制系統(tǒng)的核心部分，所有的控制策略都是通過軟件算法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，本文中的軟件主要完成PI控制策略的實(shí)現(xiàn)，主要包括采樣輸出電壓、與參考值作比較、誤差的PI調(diào)節(jié)，與三角波交截，SPWM脈沖的產(chǎn)生等幾部分。因此必須對(duì)硬件電路采用如下的抗干擾措施：n JTAG、SRAM等在布局時(shí)應(yīng)靠近DSC芯片，使關(guān)鍵信號(hào)線、數(shù)據(jù)線及地址線長(zhǎng)短盡量一致。 硬件抗干擾設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器中，強(qiáng)電信號(hào)與弱電信號(hào)共存，模擬電路與數(shù)字電路共存，因此各種信號(hào)間的電磁干擾不可避免。這里取N=10，綜合電感體積等因素，確定電感值約為2mH。 因此濾波電容值應(yīng)滿足下式：由上式計(jì)算可得，輸出低通濾波器的電容值取小于90uF。本設(shè)計(jì)中輸出交流電壓的頻率為為50Hz，逆變器的開關(guān)頻率為25KHz，濾波器的轉(zhuǎn)折頻率一般取為(5～10) ，輸出濾波電容用來(lái)濾除輸出電壓的高次諧波。因此，選擇濾波器參數(shù)時(shí)要綜合考慮這兩方面的因素。濾波時(shí)間常數(shù)越大，不僅造成濾波電路的體積和重量過大，而且濾波電路引起的相位滯后也越大，采用閉環(huán)電壓反饋控制時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性就越差。： SRAM 電路 輸出低通濾波器電路設(shè)計(jì)逆變器輸出低通濾波器用來(lái)濾除逆變器全橋輸出SPWM波中的諧波分量。這樣可以在調(diào)試階段將代碼下載到SRAM里運(yùn)行，以免出現(xiàn)內(nèi)部SRAM不夠大影響調(diào)試進(jìn)行的問題，也可以避免頻繁燒寫FLASH而對(duì)芯片壽命造成的影響。TMS320F2812的PWM輸出范圍為0~+，且驅(qū)動(dòng)能力有限，必須加緩沖電路加大它的驅(qū)動(dòng)能力，本課題使用74HC245作為緩沖電路，同時(shí)在TMS320F2812輸出端加下拉電阻，以確保系統(tǒng)在復(fù)位時(shí)驅(qū)動(dòng)輸出為低電平，防止意外的發(fā)生。n 兩個(gè)正交編碼脈沖單元，可直接連接光電編碼器電路，實(shí)現(xiàn)鑒相和倍頻功能，該功能模塊在電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。兩個(gè)時(shí)間管