一種光伏DC-DC開關(guān)變換器控制模塊及上位機(jī)監(jiān)控平臺(tái)的設(shè)計(jì).pdf

1、隨著人們對(duì)化石能源造成污染日漸重視，光伏發(fā)電的應(yīng)用也愈加廣泛。無論是并網(wǎng)型，還是離網(wǎng)型，光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)拓?fù)渲卸茧x不開直流變換器這一環(huán)節(jié)。其作用是直接把光伏組件輸出的最初型電能進(jìn)行升壓穩(wěn)壓等調(diào)整，以供后級(jí)的設(shè)備進(jìn)行逆變、并入電網(wǎng)或者帶負(fù)載等需求。而隨著工業(yè)領(lǐng)域數(shù)字電子控制手段的日益成熟，傳統(tǒng)的模擬控制方法正在被逐步取代。同樣，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中廣為使用的DC/DC開關(guān)變換器也多采用數(shù)字控制技術(shù)。它使用以DSP為核心的數(shù)字芯片對(duì)開關(guān)變換器

2、電路的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行采樣，并在片上程序中加入PID控制算法，最終形成閉環(huán)反饋通過脈沖寬度頻率調(diào)制的方法調(diào)整開關(guān)管的閉合斷開時(shí)間以達(dá)到穩(wěn)壓跟蹤等目的。
　　本文硬件設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想是，雖然根據(jù)DC/DC變換電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不同，可以有各種各樣的控制策略，對(duì)于這些控制程序已經(jīng)有海量的文獻(xiàn)可供參考。但是萬變不離其宗，只要控制方案中的核心思想依然是脈寬頻率調(diào)制和閉環(huán)反饋，就需要底層的硬件能夠高效精確的處理主電路采樣信號(hào)進(jìn)而對(duì)PWM控制信號(hào)進(jìn)行穩(wěn)

3、定的發(fā)送。
　　針對(duì)主電路IGBT開關(guān)模塊需要10KHz的PWM控制信號(hào)以及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)多路采樣的需求，本文基于DSP核心芯片TMS320F28335，設(shè)計(jì)了一套完整的具有8通道PWM信號(hào)輸出與16通道采樣輸入的控制電路板，具有最高為150MHz的工作頻率，100Ksps的采樣速率與14位的精度。硬件電路具體設(shè)計(jì)方法包括：設(shè)置信號(hào)調(diào)理電路、隔離電路對(duì)輸入輸出信號(hào)進(jìn)行保護(hù)；添加片外模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、電平轉(zhuǎn)換模塊提高采樣精度；布置完整的故障檢

4、測(cè)與保護(hù)電路，保證系統(tǒng)的安全性等。
　　本文軟件設(shè)計(jì)初衷是考慮到高壓工作環(huán)境下的jtag接口調(diào)試的危險(xiǎn)性，如果片上程序整體框架不需改變，只需要對(duì)具體控制策略中的一些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整的話使用本軟件就能體現(xiàn)出巨大的便攜性。同時(shí)由于可以通過配套的參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行簡(jiǎn)單配置就可以實(shí)現(xiàn)泛性，且額外添加了一個(gè)用于粗略跟蹤采樣信號(hào)波形的多通道模擬示波器界面，也進(jìn)一步豐富了調(diào)試功能。由于本軟件是自主設(shè)計(jì)的開源方案，在使用過程中對(duì)其功能模塊不斷進(jìn)行開發(fā)完善

5、也是便捷的。
　　針對(duì)監(jiān)控界面對(duì)通信穩(wěn)定性與實(shí)時(shí)性的需求，本文基于.net框架與串口通信的Modbus通信協(xié)議，設(shè)計(jì)了一款具有實(shí)時(shí)監(jiān)控與虛擬示波器功能的上位機(jī)監(jiān)控界面。軟件平臺(tái)具體設(shè)計(jì)方法包括：編寫可調(diào)串口參數(shù)的設(shè)置界面；編寫Modbus協(xié)議的收發(fā)功能的程序；添加數(shù)據(jù)庫(kù)模塊進(jìn)行監(jiān)控表格的配置；設(shè)置多通道虛擬示波器模塊實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的曲線顯示等。
　　最后，在實(shí)驗(yàn)搭建的樣機(jī)平臺(tái)上，通過聯(lián)調(diào)實(shí)驗(yàn)等研究，對(duì)本文設(shè)計(jì)的DC/DC變換器