基于

DSP 的光伏并网发电系统的设

计

　　【摘要】当今世界，传统能源终将消耗殆尽，环境污染日益严重，太阳能作为一种新兴
的可再生能源正受到各国的高度关注。光伏发电作为太阳能利用的一种有效形式，近年来发
展迅速。本文将设计一个基于

DSP 芯片 TMS320LF2407 为控制核心，采用 SPWM 为控制方

式的光伏并网发电系统，设计原则是提高转换效率和降低成本。

 

　　【关键词】光伏发电；并网逆变器；

SPWM；MPPT；孤岛检测 

　　

1.概述 

　　太阳能光伏发电分为独立发电系统和并网发电系统，不论哪种系统，都是通常由太阳
电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，辅以保护电路和辅助电源等，其中并网逆
变器是系统的核心。其系统组成框图如图

1 所示。 

　　由图

1 可见，光伏并网发电系统是利用太阳能电池板将太阳能转化为直流电能，再利

用并网逆变器的受控电流源特性，将直流电转换成符合市电电网要求的交流电后直接接入
公共电网。近年来，户式小型并网光伏系统由于投资小、建设快、占地面积小等优点，加上国
家政策的大力支持，将成为并网光伏发电的主流。

 

　　

2.逆变主电路的设计 

　　在光伏并网系统中，并网逆变器是核心部分。要求将太阳能电池板发出的直流电逆变成
交流电，而且在负载和日照变化幅度较大的情况下能够高效运行，同时使光伏方阵工作在
最大功率点附近，并且体积小、可靠性高等。

 

　　本系统采用的是典型的电压源电流控制的单相光伏全桥并网逆变电路。整个系统能量的
变换及传递过程，是利用智能型功率模块（

IPM）构成的并网逆变器路来实现的，.IPM 不

仅把驱动电路和功率开关器件集成在一起，而且还内藏有过电压，过电流和过热等故障检
测电路，并可将检测信号送到

CPU。它由高速低功耗的管芯和优化的门极驱动电路以及快

速保护电路构成，拥有自保护功能，

IPM 一般使用 IGBT 作为功率开关元件，特点是高可

靠性，使用方便。

 

　　为了减小输出谐波，逆变器采用正弦波脉宽调制（

SPWM），如图 2 所示，即主电路

逆变桥的对管是互补高频开通和关断的。逆变器输出和电网之间的电感

L004，主要用途是

滤除高次谐波电流，平衡逆变器和电网基波之间的电压差，是整个系统控制策略的关键。经
过交流侧滤波后，通过控制逆变器的输出电流频率和相位跟踪电网电压的频率和相位，幅
值保持正弦波输出，即可达到并网运行的目的。直流侧电容不仅可以稳定太阳能电池阵列电
压，缓解并网系统中太阳能电池和电网的能量交换，还可以抑制直流侧谐波电压。功率器件
组成是

Q1～Q4 逆变桥，D1～D4 是对应的反并联二极管，LEM 是霍尔传感器，采集交流

输出电流信号送到控制电路；交流侧电感用以滤除高频谐波电流，保证并网电流品质。

 

　　本系统采用日本富士公司生产的智能功率模块

6MBP50RA060A 设计光伏并网发电系

统的逆变主电路。将太阳能输出的直流电压逆变成

110V 的正弦交流电压，然后通过隔离变

压器既能将

110V 电压升压为 220V 的标准正弦交流电压，又可以利用隔离变压器实现了抑

制高次谐波成分。

 

　　

3.光伏并网系统的控制电路设计 

　　在控制电路的设计中，利用

TI 公司生产的高速的数字信号处理器 TMS320LF2407 

DSP，它们具有硬件集成度高、保护功能强大、性能可靠等特点，大大地简化了并网发电装
置的硬件电路，降低了生产成本，符合设计理念，同时提高了装置运行的可靠性。周围附加