一種光伏DC-DC開關變換器控制模塊及上位機監(jiān)控平臺的設計.pdf

1、隨著人們對化石能源造成污染日漸重視，光伏發(fā)電的應用也愈加廣泛。無論是并網(wǎng)型，還是離網(wǎng)型，光伏發(fā)電系統(tǒng)的結構拓撲中都離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行升壓穩(wěn)壓等調(diào)整，以供后級的設備進行逆變、并入電網(wǎng)或者帶負載等需求。而隨著工業(yè)領域數(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開關變換器也多采用數(shù)字控制技術。它使用以DSP為核心的數(shù)字芯片對開關變換器

2、電路的各項指標進行采樣，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)整開關管的閉合斷開時間以達到穩(wěn)壓跟蹤等目的。
　　本文硬件設計的指導思想是，雖然根據(jù)DC/DC變換電路拓撲結構的不同，可以有各種各樣的控制策略，對于這些控制程序已經(jīng)有海量的文獻可供參考。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進而對PWM控制信號進行穩(wěn)

3、定的發(fā)送。
　　針對主電路IGBT開關模塊需要10KHz的PWM控制信號以及實時監(jiān)測多路采樣的需求，本文基于DSP核心芯片TMS320F28335，設計了一套完整的具有8通道PWM信號輸出與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。硬件電路具體設計方法包括：設置信號調(diào)理電路、隔離電路對輸入輸出信號進行保護；添加片外模數(shù)轉換模塊、電平轉換模塊提高采樣精度；布置完整的故障檢

4、測與保護電路，保證系統(tǒng)的安全性等。
　　本文軟件設計初衷是考慮到高壓工作環(huán)境下的jtag接口調(diào)試的危險性，如果片上程序整體框架不需改變，只需要對具體控制策略中的一些參數(shù)進行調(diào)整的話使用本軟件就能體現(xiàn)出巨大的便攜性。同時由于可以通過配套的參數(shù)數(shù)據(jù)庫進行簡單配置就可以實現(xiàn)泛性，且額外添加了一個用于粗略跟蹤采樣信號波形的多通道模擬示波器界面，也進一步豐富了調(diào)試功能。由于本軟件是自主設計的開源方案，在使用過程中對其功能模塊不斷進行開發(fā)完善

5、也是便捷的。
　　針對監(jiān)控界面對通信穩(wěn)定性與實時性的需求，本文基于.net框架與串口通信的Modbus通信協(xié)議，設計了一款具有實時監(jiān)控與虛擬示波器功能的上位機監(jiān)控界面。軟件平臺具體設計方法包括：編寫可調(diào)串口參數(shù)的設置界面；編寫Modbus協(xié)議的收發(fā)功能的程序；添加數(shù)據(jù)庫模塊進行監(jiān)控表格的配置；設置多通道虛擬示波器模塊實現(xiàn)監(jiān)控數(shù)據(jù)的曲線顯示等。
　　最后，在實驗搭建的樣機平臺上，通過聯(lián)調(diào)實驗等研究，對本文設計的DC/DC變換器