摘要：隨著能源危機(jī)的進(jìn)一步加劇和光伏系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電成本的持續(xù)降低，光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。為了實(shí)現(xiàn)光伏逆變系統(tǒng)與電網(wǎng)的可靠并聯(lián)運(yùn)行，采用了一種基于DSP芯片TMS320C2407A實(shí)現(xiàn)數(shù)字鎖相的方法，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)作了驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鎖相精度高，穩(wěn)定可靠。

　　關(guān)鍵詞：光伏；并網(wǎng)；數(shù)字鎖相

　　0引言

　　在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，需要實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)電壓的相位和頻率以控制并網(wǎng)逆變器，使其輸出電流與電網(wǎng)電壓相位及頻率保持同步，即同步鎖相。同步鎖相是光伏并網(wǎng)系統(tǒng)一項(xiàng)關(guān)鍵的技術(shù)，其控制精確度直接影響到系統(tǒng)的并網(wǎng)運(yùn)行件能。倘若鎖相環(huán)電路不可靠，在逆變器與電網(wǎng)并網(wǎng)工作切換過(guò)群中會(huì)產(chǎn)生逆變器與電網(wǎng)之間的環(huán)流，對(duì)沒備造成沖擊，這樣會(huì)縮短設(shè)備使用壽命，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成設(shè)備的損壞。

　　TI公司生產(chǎn)的高速數(shù)字信號(hào)處理器TMS320C2000系列，不僅體積小、功耗小、可靠性高，而且內(nèi)部集成了12路PWM發(fā)生器、6路CAPTURE單元電路等外設(shè)電路，非常適合于PWM信號(hào)的控制及鎖相環(huán)的數(shù)寧實(shí)現(xiàn)。本文采用了一種基于DSP芯片TMS320C2407A實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)字鎖相的與法，并給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

　　1鎖相的原理

　　鎖相環(huán)是一個(gè)閉環(huán)的相位控制系統(tǒng)，能夠自動(dòng)跟蹤輸入信號(hào)的頻率和相位。利用鎖相環(huán)技術(shù)可以產(chǎn)生同步于輸入信號(hào)的整數(shù)倍頻或分?jǐn)?shù)倍頻的輸出控制信號(hào)。鎖相環(huán)的基本結(jié)構(gòu)是由簽相器(PD)、環(huán)路濾波器(LF)、壓控振蕩器(VC0)和倍頻器(MF)等組成，如圖l所示

             

　　倍頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出信號(hào)Uo進(jìn)行整數(shù)或分?jǐn)?shù)倍頻。鑒相器是用來(lái)比較輸入信號(hào)Ui與倍頻器輸出的鎖相信號(hào)Ub之間的相位差，并把該相位差轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)Ue。環(huán)路濾波器通常具有低通特性，作用是濾除電壓信號(hào)Ue中高頻分量與其它噪聲信號(hào)，產(chǎn)生穩(wěn)定的電壓控制信號(hào)Ue。壓控振蕩器的振蕩頻率受電壓控制信號(hào)Ue的控制，完成電壓-頻率的變換作用，從而實(shí)現(xiàn)鎖相。特殊情況，當(dāng)倍頓器的倍頻數(shù)為1時(shí)，即Ub=Uo，這時(shí)實(shí)際上實(shí)現(xiàn)了輸出信號(hào)Uo與輸入信號(hào)Ui之間的直接鎖相。

　　一般來(lái)說(shuō)，鎖相可分為模擬鎖相和數(shù)字鎖相兩種。衡量鎖相性能的三個(gè)技術(shù)指標(biāo)是鎖相范圍、鎖相速度和穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的模擬鎖相電路復(fù)雜，器件參數(shù)需要調(diào)整，存在溫度漂移，精度不高。而采用數(shù)字鎖相方法，可有效消除模擬方法的缺點(diǎn)，同時(shí)具有控制靈活，裝置升級(jí)方便，可在線修改與調(diào)試，可靠性高，維護(hù)便利等優(yōu)點(diǎn)，是PLL技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。

　　2數(shù)字鎖相的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　本文數(shù)字鎖相的設(shè)計(jì)方案是：首先運(yùn)用2路CAPTURE單元分別捕獲計(jì)算電網(wǎng)電壓和逆變器輸出電流的頻率和相位，根據(jù)計(jì)算結(jié)果調(diào)節(jié)相應(yīng)SPWM載波頻率和初始相位，從而實(shí)現(xiàn)光伏逆變系統(tǒng)輸出電流對(duì)電網(wǎng)電壓的頻率及相位的跟蹤。

　　2.1同步信號(hào)的檢測(cè)與捕獲

　　同步信號(hào)的檢測(cè)分為電網(wǎng)電壓與逆變輸出電流的檢測(cè)。電網(wǎng)電壓頻率和相位的檢測(cè)如圖2所示。