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ADSP-CM403 HAE在太陽能應用中的諧波分析

發(fā)布時間:2020-07-17 來源:Martin Murnane 責任編輯:wenwei

【導讀】太陽能光伏逆變器轉(zhuǎn)換來自太陽能面板的電能并高效地 將其部署到公用電網(wǎng)中。早期太陽能PV逆變器只是將 電能轉(zhuǎn)儲到公用電網(wǎng)的模塊。但是,新設計要求太陽能 光伏逆變器對電網(wǎng)的穩(wěn)定性作出貢獻。
 
本文將回顧最新的ADI技術如何以HAE(諧波分析引擎) 的方式改善智能電網(wǎng)的集成度,并監(jiān)控電網(wǎng)上的電源質(zhì) 量,從而極大地增強電網(wǎng)穩(wěn)定
 
智能電網(wǎng)
 
什么是智能電網(wǎng)?IMS Research將智能電網(wǎng)定義為“一種 自身能夠高效匹配和管理發(fā)電和用電并可最大程度地利 用各種可用資源的公用供電基礎設施”。若要將新一代 太陽能光伏逆變器接入智能電網(wǎng),則逆變器需要越來越 高的智能程度才能實現(xiàn)。這本身就是一個難題,主要是 因為當電力需求在別處時,此處卻連接了過多的電網(wǎng), 從而發(fā)生不平衡?;谶@個原因,如前文所述,太陽能 光伏逆變器需要具備更高的智能程度,并且這種智能應 側重于電網(wǎng)集成,其中系統(tǒng)需協(xié)助穩(wěn)定電網(wǎng),而非作為 電網(wǎng)的一個簡單電源使用。
 
ADSP-CM403 HAE在太陽能應用中的諧波分析
圖1. ADSP-CM403 HAE框圖(ADI公司)
 
這要求更好地對注入電網(wǎng)的電能進行測量、控制和質(zhì)量 分析。當然,這會促成新指令的發(fā)布以及更高的技術要 求,進而直接導致新技術的產(chǎn)生。
 
ADSP-CM403XY HAE外設模塊
 
HAE模塊本質(zhì)上是一個數(shù)字PLL,其簡化原理圖如下圖 所示。HAE連續(xù)接收V和I數(shù)據(jù),并且數(shù)個周期后將鎖定 至輸入波形的基波。HAE模塊的輸入范圍為45 Hz至66 Hz。 最多可分析40個諧波,每次12個。對于每個諧波,PLL 會試圖鎖定至所需的信號頻率
 
ADSP-CM403 HAE在太陽能應用中的諧波分析
圖2. HAE簡化數(shù)字PLL
 
諧波引擎硬件模塊與諧波分析儀共同處理結果。由于諧 波引擎產(chǎn)生的結果為最終格式,這些結果數(shù)據(jù)保存在結 果存儲器中。HAE引擎在無衰減的2.8 kHz通帶內(nèi)計算諧 波信息(相當于3.3 kHz的-3 dB帶寬),用于45 Hz至66 Hz 范圍內(nèi)的線路頻率。
 
ADSP-CM403 HAE在太陽能應用中的諧波分析
圖3. HAE通帶頻率
 
同時可使用相電流和來分析零線電流。在新采樣周期的 最初時刻,諧波引擎在含有數(shù)據(jù)RAM內(nèi)的預定義位置 循環(huán),該數(shù)據(jù)RAM含有分析儀處理結果。若有需要, 內(nèi)容可進一步處理。
 
電壓和電流數(shù)據(jù)可來自Sinc模塊或ADC(兩者均存儲在 SRAM中),并輸入至HAE模塊,速率為8 kHz。該速率下 可產(chǎn)生一個中斷,提示太陽能光伏逆變器輸入可用數(shù) 據(jù)。進行數(shù)據(jù)分析并執(zhí)行下列計算時,HAE模塊將產(chǎn)生 另一次中斷,提示太陽能光伏系統(tǒng)準備顯示諧波分析數(shù) 據(jù)。ADSP-CM403還可將HAE至DMA的全部結果數(shù)據(jù) 直接傳輸至SRAM,之后系統(tǒng)代碼便可顯示結果。這會 導致整個HAE系統(tǒng)的少許代碼開銷。
 
ADSP-CM403XY HAE結果
 
圖4中的HAE結果清楚表明觀察電壓均方根數(shù)據(jù)時,系 統(tǒng)中存在哪些諧波。圖中50 Hz基波清晰可見,但250 Hz 和350 Hz處的較低諧波(如諧波5和7)亦可在本示例結果中 看到。
 
ADSP-CM403 HAE在太陽能應用中的諧波分析
圖4. HAE的V rms示例結果(諧波1-12)
 
這些計算中采用的特定等式如下所示;下列等式同時適 用于基波和諧波計算。
 
Harmonic Engine Outputs and Registers where Values are Stored
 
表1. HAE數(shù)學計算
ADSP-CM403 HAE在太陽能應用中的諧波分析
 
編程示例
 
INT HAE_CONFIG(VOID)
{ INT I;
 
HAE_INPUT_DATA(VOUTPUT, SINC_VEXT_DATA);
HAE_INPUT_DATA(IOUTPUT, SINC_IMEAS_DATA);
 
RESULT = ADI_HAE_OPEN(DEVNUM, DEVMEMORY, MEMORY_SIZE, &DEV);
RESULT = ADI_HAE_REGISTERCALLBACK(DEV, HAECALLBACK, 0);
RESULT = ADI_HAE_SELECTLINEFREQ(DEV, ADI_HAE_LINE_FREQ_50);
RESULT = ADI_HAE_CONFIGRESULTS(DEV, ADI_HAE_RESULT_MODE_IMMEDIATE, ADI_HAE_SETTLE_TIME_512, ADI_HAE_UPDATE_RATE_128000);
RESULT = ADI_HAE_SETVOLTAGELEVEL (DEV, 1.0);
RESULT = ADI_HAE_ENABLEINPUTPROCESSING(DEV, FALSE, FALSE); /* FILTER ENABLED */
/* ENABLE ALL HARMONICS (IN ORDER) */
RESULT = ADI_HAE_HARMONICINDEX (DEV, ADI_HAE_HARMONIC_INDEX_1, 1);
RESULT = ADI_HAE_HARMONICINDEX (DEV, ADI_HAE_HARMONIC_INDEX_2, 2);
RESULT = ADI_HAE_HARMONICINDEX (DEV, ADI_HAE_HARMONIC_INDEX_3, 3);
RESULT = ADI_HAE_HARMONICINDEX (DEV, ADI_HAE_HARMONIC_INDEX_4, 4);
RESULT = ADI_HAE_HARMONICINDEX (DEV, ADI_HAE_HARMONIC_INDEX_5, 5);
RESULT = ADI_HAE_HARMONICINDEX (DEV, ADI_HAE_HARMONIC_INDEX_6, 6);
RESULT = ADI_HAE_HARMONICINDEX (DEV, ADI_HAE_HARMONIC_INDEX_7, 7);
RESULT = ADI_HAE_HARMONICINDEX (DEV, ADI_HAE_HARMONIC_INDEX_8, 8);
RESULT = ADI_HAE_HARMONICINDEX (DEV, ADI_HAE_HARMONIC_INDEX_9, 9);
RESULT = ADI_HAE_HARMONICINDEX (DEV, ADI_HAE_HARMONIC_INDEX_10, 10);
RESULT = ADI_HAE_HARMONICINDEX (DEV, ADI_HAE_HARMONIC_INDEX_11, 11);
RESULT = ADI_HAE_HARMONICINDEX (DEV, ADI_HAE_HARMONIC_INDEX_12, 12);
 
RESULT = ADI_HAE_SUBMITTXBUFFER(DEV, &TXBUFFER1[0], SIZEOF(TXBUFFER1));
RESULT = ADI_HAE_SUBMITTXBUFFER(DEV, &TXBUFFER2[0], SIZEOF(TXBUFFER2));
RESULT = ADI_HAE_ENABLEINTERRUPT(DEV, ADI_HAE_INT_RX, TRUE);
RESULT = ADI_HAE_ENABLEINTERRUPT(DEV, ADI_HAE_INT_TX, TRUE);
RESULT = ADI_HAE_CONFIGSAMPLEDIVIDER(DEV, 100000000);
RESULT = ADI_HAE_RUN(DEV, TRUE);
// RESULT = ADI_HAE_CLOSE(DEV);
 
}
 
/* EVENTS */
 
VOID HAECALLBACK(VOID* PHANDLE, UINT32_T EVENT, VOID* PARG) /* ISR ROUTINE TO LOAD / UNLOAD DATA FROM HAE
 
{
 
UINT32_T N;
ADI_HAE_EVENT EEVENT = (ADI_HAE_EVENT)EVENT; /* RESULTS RECEIVED FROM HAE 128MS */
IF (EEVENT == ADI_HAE_EVENT_RESULTS_READY)
 
{ /* GET RESULTS */
 
PRESULTS = (ADI_HAE_RESULT_STRUCT*)PARG; /* POINTER TO TXBUFFER1 OR TXBUFFER2 */
 
/* DO SOMETHING WITH THE RESULTS */
FOR (N=0; N<NUM_CHANNELS; N++)
 
{
 
IRMS[N] = PRESULTS[N].IRMS;
 
VRMS[N] = PRESULTS[N].VRMS;
ACTIVEPWR[N] = PRESULTS[N].ACTIVEPWR;
 
}
 
} /* TRANSMIT INPUT SAMPLES TO HAE – 8KHZ */
 
IF (EEVENT == ADI_HAE_EVENT_INPUT_SAMPLE)
 
{ /* FIND LATETS SAMPLES FROM SINC BUFFER . */
 
ADI_HAE_INPUTSAMPLE(DEV, (SINC_IMEAS_DATA[PWM_SINC_LOOP]),(SINC_VEXT_DATA[PWM_SINC_LOOP]));
INDEX++;
  IF (INDEX >= NUM_SAMPLES) INDEX = 0;
 
}
 
COUNT++;
 
}
 
 
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