基于SmartFUSion的光伏逆變控制和功率管理方案

本文主要介紹基于Actel SmartFusion系列FPGA在光伏應(yīng)用中的逆變控制和功率管理方案。隨著社會的發(fā)展，可再生能源的應(yīng)用越來越受青睞，光伏應(yīng)用作為一項新興技術(shù)正在高速發(fā)展。在基于光電流的系統(tǒng)中，電源逆變器控制著太陽能板和電池，以及負載之間的電流，將太陽能板輸出的變化幅度很大的直流電壓轉(zhuǎn)換成千凈的SOHZ或60Hz的正弦電流，輸出給負載或回饋到電網(wǎng)中去。整個系統(tǒng)如圖1所示，其中A為太陽能電池板，B為逆變器控制和功率管理單元，c為功率開關(guān)管和DC-DC轉(zhuǎn)換器。D是功率監(jiān)控。

1.概述

(1) 方案比較

目前光伏逆變器的設(shè)計方案中核心控制器分為兩類，一類是采用數(shù)字信號處理器做為主控制器，例如TI公司的TMS320C20D0，另外一類則是采用單片機作為主控制器，例如Microchip公司的dsPIC30F2023單片機。由于單片機的外圍性能和處理能力遠遠不如DSP處理器，所以逆變的性能自然會較差一些，例如控制精度較低，通信能力不強，交流相位偏移較大，諧波多等情況，影響輸出的交流電能質(zhì)量。

采用Actel公司的SmartFusion混合信號FPGA具有以下的一些優(yōu)勢：

·Actel FPGA可以提供比DSP更多的PWM控制通道，內(nèi)部集成高速的ARM處理器硬核，可以滿足逆變需要的所有控制和處理需求；

·基于Flash架構(gòu)，上電即行，低功耗，高穩(wěn)定性，發(fā)熱小，可以節(jié)省散熱成本；

·小封裝，集成板級功能，有效降低系統(tǒng)成本，提高系統(tǒng)設(shè)計的可靠性：

·通信接口豐富，可以和多種外設(shè)進行通信。

(2) 功能概述

由于SmartFusion是一塊帶有微處理器子系統(tǒng)的FPGA，所以有足夠的能力去應(yīng)對復(fù)雜的控制和數(shù)據(jù)處理。……