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:

本示例展示了如何使用德州仪器C2000处理器的嵌入式编码器支持包实现光伏(PV)逆变器系统。金宝app该示例使用德州仪器太阳能探测器套件以及德州仪器F28035 controlCARD。

使用这个例子，你可以:

  • 模拟光伏逆变器系统的电厂模型

  • 测试性能并调整控制算法

  • 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整参数

先决条件

在开始本示例之前，请安装以下MathWorks®产品:下载188bet金宝搏

  • Simscape™电气™

  • 仪表控制工具箱™

所需的硬件

  • 德州仪器太阳能探测器套件(TMDSSOLAR(P/C)EXPKIT)

  • F28035 controlCARD

可用的模型

利用MPPT对光伏逆变器进行仿真

仿真模型由对象模型和控制器组成。工厂模型由三个主要部分组成:

  • 模拟PV面板:该模块将辐照度值作为输入(单位为kW/m2)，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升压转换器:该模块根据PWM脉冲的占空比提高输入电压。

  • 单相直流-交流逆变器:该模块使用h桥拓扑产生单相交流电压波形。输出端可以接交流负载。

仿真模型中的控制器为:

  • 最大功率跟踪(MPPT)

  • DC-DC升压控制器

  • 直流-交流逆变器控制器

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特性以及温度和光强的变化，最大功率点并不是固定的。摄动与观察(P&O)算法使用Stateflow®图表实现，用于计算最大功率点操作所需的参考电压。参考电压是借助DC-DC升压控制器实现的。DC-DC升压控制器采用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升压变换器是传统的单相变换器，具有单个开关MOSFET Q1。驱动Q1的PWM输出的占空比决定了传递给受控参数的升压量。

DC-DC升压控制器采用PI控制器实现。升压转换器占空比的增加使面板负载增加，并导致面板输出电压下降。相应地，控制器输出的增加(升压转换器的占空比)导致控制器输入误差的增加。为了获得参考电压值，将PI控制器的反馈和电压参考输入进行反向。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由直流-交流逆变器控制器调节，该控制器调节直流-交流逆变器所产生的电流以保持该电压的调节。直流-交流逆变器控制器使用嵌套的控制回路——一个外部电压回路和一个内部电流回路。

电压环为电流环提供参考。增加的电流负载直流母线，因此导致直流母线电压下降。为了获得参考电压值，将反馈与外部电压补偿器参考进行反向。然后将电流参考乘以正弦参考以得到瞬时电流参考。瞬时基准电流随后被电流补偿器与反馈电流一起使用，为直流-交流逆变器提供占空比。利用单极正弦PWM技术计算占空比。

可以改变PV模拟器的输入，以运行不同辐照度值的模拟。控制器参数可以调优以获得更精确的性能。

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升压变换器的闭环控制(50 kHz)

  • 直流-交流逆变器的闭环控制(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，并通过串行外设接口(SPI)通信发送给F28027处理器(Solar Explorer Kit上的PV模拟器)。F28027处理器被预先配置为接收来自F28035处理器的更新辐照度值。

使用主机监控信号和调整参数

主机模型接收来自套件的数据并绘制数据以验证MPPT的性能和控制算法。

监测信号

当模型运行时，您可以监控示波器上的实际面板电源信号。实际面板功率是指PV模拟器提供的实时功率。

调整参数

当模型运行时，您可以使用仪表板块调整参数:

  • 辐照度-提供给PV模拟器的辐照度值(单位为kW/m2)。

  • 手动PV电压基准值-该值用于手动设置PV模拟器的工作点。当拨动开关设置为手动Vref选择。拨动开关关闭MPPT算法，让您选择PV模拟器的工作电压。该值必须小于或等于在设定辐照度下面板的开路电压，即Vref_cmd <=辐照度(单位:kW/m2) * 28．

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