本发明专利技术公开了基于DSP的能馈型电子负载并网逆变系统及控制方法，包括：主电路和控制电路。所述主电路包括顺次连接的并网逆变模块、输出滤波模块；所述并网逆变模块与升压系统400V?DC输出端相连接，所述输出滤波模块与公用电网相连接；所述控制电路包括故障保护电路模块、电流电压采样及信号处理模块、人机交互模块、DSP嵌入式系统模块和高频驱动模块。本发明专利技术在国内首次针对低压直流电源输出特性的可靠性测试，基于高频PWM技术，采用工业级高性能数字信号处理器DSP芯片实现并网逆变系统的全数字化控制，将能量回馈型电子负载升压系统输出的400V高压直流电逆变成220V单相工频电，输出侧并入电网。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电子
，特别涉及基于DSP的能馈型电子负载并网逆变系统及控制方法。
技术介绍
为了确保电源产品的质量过关，满足性能指标符合出厂要求，电源在出厂前必须进行24 72h甚至更长时间的检测，包括电源可靠性实验、电源带载试验与输出特性试验等。由于实际电源所接负载的形式较为复杂，传统负载不能完全进行模拟电源在各种普通状态和极限状态下的表现，而且传统负载由不同材质的金属材料制成，在试验过程中它100%的消耗了电能，造成大量的能量损耗，因此亟待提高输出负载的可调节能力和解决能耗问题。随着大功率全控功率器件的发展以及数字控制在电力电子
的成功应用，出现了传统的电子负载，它广泛用于电源能源的测量设备中作为等效负载。电子负载是一种可以模拟实际阻抗负载特性的电力电子装置，其功能在于控制电源放电时的输出电流，实现以特定的电流值进行工作，在电源侧可以认为其等效于实际负载。但是这种等效为纯电阻的电子负载是由晶体管工作在放大状态，并由控制极控制晶体管的等效输出电阻，其结果电能依然被完全浪费，与纯电阻负载相比只是其等效电阻连续可调，二者共同存在的问题是耗能、发热及体积庞大。能量回馈型电子负载，是以高频电能变换理论为基础，运用能量反馈的方法将各种待测试或进入试运行阶段的独立交、直流供电设备所输出的能量循环使用。它既完成了特定负载的功能，实现对输出电流大范围的调节，模拟各种阻抗的负载，可使被测电源工作在纯阻性、阻感性或阻容性负载的模式下；同时又把无谓消耗在传统静态负载和一般电子负载中的能量，通过一系列变换，以标准工频正弦波的形式将被测电源的输出电能回馈至电网，负载能量的循环使用率可达80%以上，从而大大节约了能源的无谓消耗和电费的支出，具有广阔的应用前景。经对现有技术文献的检索发现，“馈能型电子负载的并网控制”(郑连清，王青峰.馈能型电子负载的并网控制.电网技术，2008，32 (7):40-45)，系统是由0(-0(升压变换器和DC-AC逆变器两部分构成，基于软开关技术实现电子负载的能量回馈，减少了系统损耗。但是，所述馈能式电子负载的输入电压为直流50V 70V，不适合低压大电流直流电源的老化试验，同时，系统仍处于仿真阶段，未有实现样机。另经检索发现，中国专利申请号为200710099161. 0，名称为多输入通道模块化高频隔离单相电能回馈型电子负载，该申请案采用高性能DSP和PWM控制驱动方式实现对直流输入和交流输出的数字控制，将输入的直流电转换为可送入电网的交流电。但该电子负载是针对传统通信电源的老化试验而设计的，同样不适合低压大电流直流电源的老化试验。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有技术中存在的不足之处，提供一种基于DSP的能馈型电子负载并网逆变系统及控制方法。该系统以16位工业级DSP嵌入式处理器为核心，把数字化控制技术应用到由并网逆变模块和输出滤波模块组成的并网逆变系统中，将能量回馈型电子负载升压系统输出的400V高压直流电逆变成220V单相工频电回馈到电网中，最终使直流电源老化测试过程中80%以上的电能循环利用，同时使系统输出谐波含量和功率因数等参数符合并网技术标准要求。本专利技术实现的能量回馈型电子负载具有节约能源、高效环保、性能可靠、自动化程度高、易于编程控制等优点，特别适用于低压直流电源的老化试验。为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现一种基于DSP的能馈型电子负载并网逆变系统，包括主电路和控制电路，所述主电路包括顺次连接的并网逆变模块、输出滤波模块； 所述并网逆变模块与升压系统400V DC输出端相连接，所述输出滤波模块与公用电网相连接；所述控制电路包括故障保护电路模块、电流电压采样及信号处理模块、人机交互模块、DSP嵌入式系统模块和高频驱动模块；所述DSP嵌入式系统模块分别与电流电压采样及信号处理模块的输出端、故障保护电路模块的输出端和高频驱动模块的输入端相连接，所述高频驱动模块的输出端与并网逆变模块连接，所述电流电压采样及信号处理模块的输入端与公用电网相连接。所述故障保护电路模块包括相互连接的过流故障保护电路、过压欠压故障保护电路、过热故障保护电路；所述过流故障保护电路有两组，分别用于检测并网逆变模块直流侧电流和输出滤波模块输出端电流；所述过压和欠压故障保护电路与电网连接，用于检测电网单相交流电压；所述过热故障保护电路，用于检测并网逆变模块散热器上的温度。所述电流电压采样及信号处理模块包括电流采样及信号处理电路、电压采样及信号处理电路、输出滤波模块输出电流相位采样电路及电网电压相位采样电路。所述DSP嵌入式系统模块包括DSP数字信号处理器；所述DSP数字信号处理器采用 16 位的 TMS320LF2407A。所述DSP数字信号处理器内嵌事件管理器，所述事件管理器包括脉冲宽度调制单元，所述脉冲宽度调制单元以全软件方式分别产生两路脉冲宽度调制信号，控制并网逆变模块开关管的开通和关断。所述高频驱动模块包括TLP250，所述TLP250为4个，用于将脉冲宽度调制信号放大后输入到并网逆变模块，作为MOSFET场效应管的开关信号。所述DSP嵌入式系统模块与人机交互模块连接，并控制人机交互模块。所述人机交互模块用于显示电子负载工作模式、实际电压值、实际电流值、功率值、等效电阻值、设定值、内部温度值、累计运行时间值和累计电量值。基于DSP的能馈型电子负载并网逆变系统的控制方法，采用数字锁相环方法使系统的输出电流与电网电压同频同相，实现输出的功率因数近似为I ;所述数字锁相环方法具体包括如下步骤SI、采样市电电网电压信号，通过电网电压相位采样电路得到与其同步的(Γ3. 3VTTL方波信号；S2、将(Γ3. 3V TTL方波信号送入DSP数字信号处理器的EVA/B模块捕获单元的CAP引脚，为CAP分配一个通用定时器作为时基计数器，并设定该时基为递增计数模式；S3、当检测到(Γ3. 3V TTL方波信号上升沿时，DSP数字信号处理器的EVA/B模块捕获单元会将当前计数器的计数值CNT_n保存在寄存器中，并产生相应的CAP中断；S4、获取电网电压的相位信号将当前计数值和前一次计数值比较求差值，从而得到前后两次上升沿的时间差，并计算相应的周期值T和频率值f，从而通过数字锁相环得到电网电压的频率信号和相位信号； S5、如果捕获到的电网电压频率f在49Hz飞IHz范围内，则执行S6到S7，否则继续采样；S6、频率跟踪若系统输出电流频率小于电网电压频率，则根据DSP嵌入式系统模块的防积分饱和数字PI调节器的运算结果减小发生SPWM信号的定时器周期寄存器的值，通过提高载波频率来实现系统输出电流频率与电网电压频率相同；若系统输出电流频率大于电网电压频率，则根据DSP嵌入式系统模块的防积分饱和数字PI调节器的运算结果增大发生SPWM信号的定时器周期寄存器的值，通过减小载波频率来实现系统输出电流频率与电网电压频率相同；S7、相位跟踪若系统输出电流相位与电网电压相位不同步时，当捕获到电网电压的过零点时，则调整定时器相应比较寄存器中正弦波离散值的指针，将正弦基准信号生成模块中的查表指针归零，同时复位作为时基计数器的定时器重新开始计数，并作时间补偿实现系统输出电流与电网电压同相。在锁相过程中，数字锁相环本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于DSP的能馈型电子负载并网逆变系统，其特征在于，包括主电路和控制电路，所述主电路包括顺次连接的并网逆变模块、输出滤波模块；所述并网逆变模块与升压系统400V？DC输出端相连接，所述输出滤波模块与公用电网相连接；所述控制电路包括故障保护电路模块、电流电压采样及信号处理模块、人机交互模块、DSP嵌入式系统模块和高频驱动模块；所述DSP嵌入式系统模块分别与电流电压采样及信号处理模块的输出端、故障保护电路模块的输出端和高频驱动模块的输入端相连接，所述高频驱动模块的输出端与并网逆变模块连接，所述电流电压采样及信号处理模块的输入端与公用电网相连接。
【技术特征摘要】
1.一种基于DSP的能馈型电子负载并网逆变系统，其特征在于，包括主电路和控制电路，所述主电路包括顺次连接的并网逆变模块、输出滤波模块； 所述并网逆变模块与升压系统400V DC输出端相连接，所述输出滤波模块与公用电网相连接； 所述控制电路包括故障保护电路模块、电流电压采样及信号处理模块、人机交互模块、DSP嵌入式系统模块和高频驱动模块； 所述DSP嵌入式系统模块分别与电流电压采样及信号处理模块的输出端、故障保护电 路模块的输出端和高频驱动模块的输入端相连接，所述高频驱动模块的输出端与并网逆变模块连接，所述电流电压采样及信号处理模块的输入端与公用电网相连接。2.根据权利要求I所述的基于DSP的能馈型电子负载并网逆变系统，其特征在于，所述故障保护电路模块包括相互连接的过流故障保护电路、过压欠压故障保护电路、过热故障保护电路； 所述过流故障保护电路有两组，分别用于检测并网逆变模块直流侧电流和输出滤波模块输出端电流； 所述过压和欠压故障保护电路与电网连接，用于检测电网单相交流电压； 所述过热故障保护电路，用于检测并网逆变模块散热器上的温度。3.根据权利要求I所述的基于DSP的能馈型电子负载并网逆变系统，其特征在于，所述电流电压采样及信号处理模块包括电流采样及信号处理电路、电压采样及信号处理电路、输出滤波模块输出电流相位采样电路及电网电压相位采样电路。4.根据权利要求I所述的基于DSP的能馈型电子负载并网逆变系统，其特征在于，所述DSP嵌入式系统模块包括DSP数字信号处理器；所述DSP数字信号处理器采用16位的TMS320LF2407A。5.根据权利要求4所述的基于DSP的能馈型电子负载并网逆变系统，其特征在于，所述DSP数字信号处理器内嵌事件管理器，所述事件管理器包括脉冲宽度调制单元，所述脉冲宽度调制单元以全软件方式分别产生两路脉冲宽度调制信号，控制并网逆变模块开关管的开通和关断。6.根据权利要求I所述的基于DSP的能馈型电子负载并网逆变系统，其特征在于，所述高频驱动模块包括TLP250，所述TLP250为4个，用于将脉冲宽度调制信号放大后输入到并网逆变模块...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴开源，赵卓立，章涛，恒功淳，王小珺，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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