[发明专利]一种基于DSP的光伏并网系统分岔控制器及其工作方法

权利要求书

1.一种基于DSP的光伏并网系统分岔控制器，其特征在于它包括光伏发电系统，接口电路与DSP控制单元；其中，所述光伏发电系统与接口电路呈双向连接，接收接口电路的控制信号并为接口电路提供采样数据；所述接口电路与DSP控制单元呈双向连接，所述DSP控制单元接收接口电路的采样数据并提供驱动信号。

2.根据权利要求1所述一种基于DSP的光伏并网系统分岔控制器，其特征在于所述光伏发电系统由光伏阵列、DC/DC直流变换单元、DC/AC交流变换单元、输出滤波单元和电网构成；其中，所述DC/DC直流变换单元的输入端接收光伏阵列的输出电流，其输出端与DC/AC交流变换单元的输入端相连；所述输出滤波单元的输入端连接DC/AC交流变换单元的输出端，其输出端与电网相连。

3.根据权利要求2所述一种基于DSP的光伏并网系统分岔控制器，其特征在于所述DC/DC直流变换单元是Boost电路结构。

4.根据权利要求1所述一种基于DSP的光伏并网系统分岔控制器，其特征在于所述接口电路是由电压电流采样单元1、电压电流采样单元2、带时滞反馈的分岔控制器、隔离驱动单元1、隔离驱动单元2和电网电压频率相位检测单元构成；其中，所述电压电流采样单元1的输入端与DC/DC直流变换单元的输出端及DC/AC交流变换单元的输入端相连，其输出与DSP控制单元的输入端相连；所述电压电流采样单元2的输入端采集输出滤波单元输出端和电网的输入端相连接，其输出端连接DSP控制单元的输入端；所述带时滞反馈的分岔控制器的输入端连接隔离驱动单元1的输出端，其输出端连接DC/DC直流变换单元的输入端；所述隔离驱动单元1的输入端接收DSP控制单元发出的整流信号；所述隔离驱动单元2的输入端接收DSP控制单元发出的整流信号，其输出端连接DC/AC交流变换单元的输入端。

5.根据权利要求1所述一种基于DSP的光伏并网系统分岔控制器，其特征在于所述DSP控制单元，是美国TI公司的TMS320LF2407 DSP芯片，内含10位单极性A/D转换模块，总共16个通道，6路脉宽调制PWM输出，3路捕获单元CAP，可提供看门狗电路、SPI、SCI和CAN多种控制；且包括PWM1驱动单元、PWM2驱动单元、PWM3驱动单元、PWM4驱动单元、PWM5驱动单元、ADC1接口、ADC2接口及CAP1接口；其中，所述PWM5驱动单元的输出端连接隔离驱动单元1的输入端，所述ADC1接口的输入端采集电压电流采样单元1发出的电压电流信号；所述ADC2接口的输入端采集电压电流采样单元2发出的电压电流信号；所述PWM1驱动单元、PWM2驱动单元、PWM3驱动单元、PWM4驱动单元的输出端连接隔离驱动单元2的输入端；所述CAP1接口的输入端接收电网电压频率相位检测单元发出的检测信号。

6.一种基于DSP的光伏并网系统分岔控制器的工作方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）电压电流采样单元1接收DC/DC直流变换单元的输出直流电压电流信号，对其进行采样处理；

（2）DSP控制单元的ADC1接口接收步骤（1）所采集到的采样数据，对其进行模数转换，并判断DC/DC直流变换单元中是否发生了分岔现象，给DSP控制单元所带的PWM5驱动单元发出触发信号的指令；

（3）由隔离驱动单元1接收步骤（2）中的出发信号指令，传送驱动信号给带时滞反馈的分岔控制器；

（4）再由带时滞反馈的分岔控制器发出控制信号给DC/DC直流变换单元的开关。

7.根据权利要求6所述一种基于DSP的光伏并网系统分岔控制器的工作方法，其特征在于所述步骤（3）中的带时滞反馈的分岔控制器，其特征在于它是传统的PI控制与时滞反馈控制相结合的控制方法，其方法由以下步骤构成：

①电压型PI控制：对给定的参考电压Vref与输出电压Vo作差，经PI调节器形成一个电压调制信号，即误差反馈控制电压Vcon，再与其他扰动信号形成反馈控制电压Vcon’，利用Vcon’与固定频率的锯齿波信号Vramp的交点形成脉冲信号控制开关管S；

②对于未施加时滞反馈的控制，记Vo（t）、Vd（t）、ΔVcon（t）和Vcon(t)所对应的复频域参量分别为Vo（s）、Vd(s)、ΔVcon(s)和Vcon(s)；G1（s）为由电阻R、电感L和电容C组成的输出滤波单元的传递函数，Gc（s）为其相应的PI调节器的传递函数，k1为调节器的比例因子，τ为时间常数，即有：

G1(s)=Vo(s)Vd(s)=1LCs2+(L/R)s+1]]>，Gc(s)=k1(τs+1)τs]]>

传递函数G(s)表达式为：G(s)=G₁(s)G_c(s)

当PI控制器的时间常数τ过小时，会使系统出现低频振荡，从平均模型的观点，低频振荡就是Hopf分岔；若τ的取值比开关周期Ｔ大，系统则会发生倍周期分岔；因此针对系统高频行为的倍周期分岔现象进行控制，假设前提为时间常数τ比开关周期T大得多；调节PI控制器不同参数即可得到对应的输入电压分岔点由于τ远远大于T，则：

Gc(jωs)=k1(τj2π/T+1)(τj2π/T)≈k1]]>

上式表明PI控制的分岔点结果主要受PI调节器的比例因子k₁的影响，而与时间常数τ的关系不大；

③在步骤②的基础上，添加时滞反馈控制，设反馈增益K和反馈时滞常数τ为待定参数，即有：Δv_can=r₁(v₀(t)-v₀(t-τ)) 

施加时滞反馈控制后（见图6），系统的传递函数为：

G2(s)=ΔVcon(s)V0(s)=r1(1-e-Ts)]]>

因此，传递函数G(s)的表达式为：G(s)=[G_c(s)-G₂(s)]G₁(s)；

④施加时滞反馈控制后，加入的时滞控制参数r₁会对系统的分岔点产生影响，若r₁为负，则系统的分岔点变小，其控制会使系统趋近混沌状态；若r₁为正，则系统的分岔点会扩大；因此，可利用负r₁实现混沌现象的诱导，利用正r₁实现分岔行为的控制；因此，通过对滞控制参数r₁的设定与调节，来改变分岔点的产生，实现对分岔现象的控制；

⑤在此基础上设计分岔控制器，来控制DC/DC直流变换单元Boost电路中开关的导通与关断，以此来控制光伏系统中分岔现象的发生。