TI 太阳能微型逆变器开发套件中基于反激式转换器的最大功率点跟踪
本示例展示了如何使用 C2000™ 微控制器模块实现最大功率点跟踪 (MPPT) 算法以及对 DC-DC 反激式转换器的控制。该示例使用德州仪器™ 太阳能微型逆变器开发套件以及德州仪器 F28069M/F28035 控制卡。
使用此示例，您可以：
对直流-直流反激变换器进行系统模型仿真
仿真 MPPT 算法
为控制器生成代码并将其加载到 ControlCARD 上
使用主机监控信号和调节参数
必需的硬件
Texas Instruments Solar Micro Inverter Development Kit (TMDSSOLARUINVKIT)
F28035 控制卡或 F28069M 控制卡
DC 电压源 0-30V
电阻 10 欧姆
60 瓦灯泡
可用模型
c28069mpptsolarkit.slx可用于仿真被控对象模型，生成控制器代码并将其部署到 F28069 controlCARD 上。c2000_solarkit_host_model.slx可以在主机上运行，以记录信号和调整参数。
硬件连接
按照图示进行硬件连接。
将直流电压源和串联电阻连接到
TP12(PV+)和TP13(PV-)。您还可以将太阳能模拟器或面板连接到输入端子。请务必相应地修改控制器参数和 MPPT 参数。
将外部
+15VDC隔离偏置电源连接到C:JP3连接器。将外部
+12VDC隔离偏置电源连接到C:JP2连接器。将 ISO 控制卡的 USB 电缆连接到需要运行主机模型的 PC。确认控制卡上的 LED
LD4亮起，表示 USB 连接ON。在反激输出级 TP8（VBus 反激）和 TP10 (PGND) 处连接电阻负载或灯。
仿真带最大功率点跟踪的 DC-DC 反激式变换器
仿真模型由被控对象模型和控制器组成。该被控对象模型由两个主要部分组成：
光伏面板的戴维宁等效电路：该模块使用恒压源和串联电阻来模拟光伏特性。
DC-DC 反激式转换器：该模块模拟反激式转换器，根据 PWM 脉冲的占空比来升压或降压输入电压。
仿真模型中的控制器包括：
基于扰动观察 (P&O) 算法的最大功率点跟踪 (MPPT)
直流-直流反激控制器
在这个例子中，我们使用戴维宁等效电路来模拟太阳能电池板，为反激式转换器提供输入。一个固定电压源 (28V) 与一个电阻（10 欧姆）串联，根据输入电流的大小，产生一个可变电压源。
在这里，Vpv=Vg-Ipv*R
等效太阳能电池板的光伏特性：
下面所示的 PV 特性是线性的，当反激式变换器输入端的阻抗从 0（短路）变化到无穷大（开路）时获得。
使用 Simulink® 实现扰动观察 (P&O) 算法，以计算最大功率点运行所需的参考电压。对于上述类型的特性，最大功率点将出现在上述光伏特性的中点，即反激式转换器的输入电压为 14V 时。参考电压是通过电压控制器实现的，该电压控制器采用 PI 控制器来跟踪 MPPT 算法设定的参考电压。为了跟踪参考电压，需要测量反激式转换器的输入电压。为了达到参考电压值，PI 控制器的反馈输入和电压参考输入被反转。控制器以 50 kHz 的频率运行。
反激式转换器的输出电压不受控制。确保输出端连接合适的电阻负载。在这个例子中，使用了 60 瓦的灯泡作为负载。
配置模型
1.打开模型。该模型配置用于 TI F2806x 硬件。
2.要在其他 TI C2000 处理器上运行该模型，请按 Ctrl+E 打开配置参数对话框，然后导航到硬件实现 > 硬件板选择所需的硬件板。
3.确保 SCI 的期望波特率对于 F28069 为 5.625e6 Mbps，对于 F28035 为 1.5Mbps，并且已启用接收 FIFO 中断，如图所示。
外围模块配置
PWM 信号的生成频率为 100 kHz。ePWM3 模块配置为以加减计数模式运行。此 ISR 由 ePWM3 在每隔一个时基周期匹配事件时触发，并且 ADC SoC 在 ePWM3 计数器等于零的每隔一个事件时发送，以便 ISR 仅在 ADC 转换完成后触发。
ePWM
ADC
当 ePWM3 计数器等于零时，对输入电压、反激式转换器的输入电流和输出电压进行采样。
过电流保护
比较器 3 用于将开关电流与预定义的电流限制进行比较，从而驱动数字比较模块 A 触发 PWM。
过压保护
在 System Outputs 模块中使用自定义代码实现了过压保护机制。将 ADC 输入端检测到的直流母线输出电压与初始化脚本文件中设置的过压保护阈值进行比较。当满足过压条件时，ePWM 中的单次触发功能将被启用。
对模型进行仿真
运行模型
1.打开 c28069mpptsolarkit.slx 模型，然后点击“运行”按钮来仿真该模型。
2.在 Simulink 数据检查器 (SDI) 上观察输出波形。
生成控制器代码并将其加载到控制卡上。
该部署模型包含两个实时中断服务例程 (ISR)，用于：
DC-DC 反激式转换器 (50 kHz) 的闭环控制
获取用户命令，例如手动电压模式下的输入电压参考值和 MPPT 使能命令。
在控制卡上加载模型
1.请确保按照“硬件连接”部分所述进行硬件连接。
2.打开 c28069mpptsolarkit 模型，然后按 Ctrl+B 生成代码。
3.按照构建过程，点击模型画布底部的链接打开诊断查看器。
4.将合适的电阻负载连接到反激式输出端子（TP8 和 TP10）。目前，该模型已使用连接 60W 灯泡作为负载进行了测试。
5.打开直流电源，确保电压为 28V。
6.运行主机模型，观察反激式变换器的输入电压和输入功率。
使用主机监控信号和调节参数
主机模型接收来自套件的数据并将其绘制出来，以验证 MPPT 和控制算法的性能。
在主机上配置并运行模型
1.在主机上，浏览到设备管理器 > 端口 (COM & LPT)，找到 COM 端口。
2.将 c2000_solarkit_host_model 中以下模块的 Port 参数设置为与主机 COM 端口匹配：
c2000_solarkit_host_model.slx >串口配置
c2000_solarkit_host_model >串口接收
c2000_solarkit_host_model >发送到目标>串口发送
3.点击 Simulation 选项卡上的 Run 按钮以运行主机模型。
4.在模型运行期间，您可以监控反激式转换器的输入电压和输入功率，以分析和监控 MPPT 算法的性能。
调节参数
模型运行时，您可以使用仪表板模块调节参数：
手动输入电压参考值 - 用于手动设置光伏模拟器工作点的值。当拨动开关设置为手动 Vref 选项时，将使用此值。拨动开关即可关闭 MPPT 算法，并允许您选择光伏模拟器的工作电压。
PWM 使能 - 这可以启用反激式转换器中开关的 PWM。
硬件结果
硬件测试结果表明，输入功率控制在 21 瓦左右，反激式转换器的输入电压控制在 14V 的 MPPT 电压左右。
