通信功能作為光伏逆變系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分，其主要用于對(duì)分布式逆變器狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。電力線載波通信（以下簡(jiǎn)稱“PLC”）是指將已有的電力線網(wǎng)絡(luò)作為通信媒介實(shí)現(xiàn)通信的一種方法，將 PLC 功能加入光伏逆變系統(tǒng)，相對(duì)于其他類型通信方法而言，可以更好地降低成本、簡(jiǎn)化系統(tǒng)復(fù)雜性。本文著重介紹一種基于TI 的 TMS320F28035（以下簡(jiǎn)稱“F28035”）和TMS320F28069（以下簡(jiǎn)稱“F28069”）的單芯片光伏逆變器+PLC 解決方案，并給出系統(tǒng)框圖及軟件流程圖。

1 具有PLC 通信功能的光伏逆變器應(yīng)用介紹

太陽(yáng)能作為一種可再生能源，近兩年已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外成功用于并網(wǎng)發(fā)電。光伏逆變?cè)O(shè)備從功率上來看大致可劃分為三個(gè)等級(jí)：輸出功率大于6KW 的三相大功率逆變器、輸出功率在1KW 至6KW 之間的單相中型逆變器以及輸出功率在 200W 至 500W 的微逆變器。大功率逆變器的成本高，效率相對(duì)較低，并且一般采用集中式拓?fù)?，所以其?duì)通信功能的需求量較少。與之相比，中小功率逆變器近年來在光伏發(fā)電市場(chǎng)上受到了更多的關(guān)注。

由于中小型逆變器本身功率不大，所以其更多用于微電網(wǎng)中的分布式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。作為微電網(wǎng)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，其會(huì)在某個(gè)區(qū)域內(nèi)有較大數(shù)量和較廣范圍的分布，例如在歐美地區(qū)，很多家庭會(huì)在屋頂安裝這樣的中小功率逆變器;在火車站或者工廠的屋頂會(huì)使用大量的中小型逆變器來搭建小型電站等等。這樣就需要對(duì)一定區(qū)域內(nèi)的逆變器進(jìn)行管理，以便其更有效、安全、穩(wěn)定的工作并且提供及時(shí)的需求和響應(yīng)，而管理方法就是配以通信模塊，以便通過上位機(jī)監(jiān)測(cè)所有逆變器狀態(tài)，并及時(shí)進(jìn)行控制和調(diào)度。

無論是白天或者夜晚，我們都需要實(shí)時(shí)了解控制器的情況，例如逆變器當(dāng)前工作狀態(tài)、太陽(yáng)能電池板的最大功率點(diǎn)追蹤情況、當(dāng)天/當(dāng)月/當(dāng)年等的發(fā)電千瓦時(shí)、當(dāng)前輸出功率/電壓/電流等數(shù)據(jù)都需要被監(jiān)控。如果使用中小功率逆變器搭建大功率的發(fā)電設(shè)備，則還會(huì)涉及單個(gè)發(fā)電設(shè)備功率因數(shù)的調(diào)節(jié)、防孤島保護(hù)以及多個(gè)逆變器之間的相位同步等參數(shù)的控制。

從目前來看，最常見的方法就是通過無線（RF）或者RS485 技術(shù)通信。PLC 利用已有的電力線進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)，不需要像 485 總線那樣重新鋪設(shè)新的線路，并且還可以在低成本的情況下實(shí)現(xiàn)有效的通信，其相對(duì)于 RF 可靠性更高，但相對(duì)于 RS485 在魯棒性上則需要更多的設(shè)計(jì)優(yōu)化。通過加入PLC 模塊，光伏逆變系統(tǒng)就成為為微電網(wǎng)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，可以接受任何在智能電網(wǎng)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，有利于今后進(jìn)一步的功能擴(kuò)展。

圖 1 使用PLC 通信的光伏逆變?cè)O(shè)備區(qū)域系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖 1 就是一種帶有 PLC 功能的光伏發(fā)電設(shè)備的區(qū)域系統(tǒng)框圖，在一定區(qū)域內(nèi)給并網(wǎng)的光伏逆變?cè)O(shè)備安裝 PLC 收發(fā)設(shè)備后，以電力線為總線來通信的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在距離和數(shù)量一定的設(shè)備之間，需要一個(gè)收發(fā)調(diào)制解調(diào)器來進(jìn)行區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)處理，并且還可以為其擴(kuò)展上位機(jī)從而將數(shù)據(jù)通過上層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。

2 PLC 方案介紹

2.1 PLC 概況及TI PLC 方案介紹

PLC 技術(shù)總體來說可以分為寬帶（Broad-band）PLC 和窄帶（Narrow-band）PLC 兩大類，寬帶PLC 速度一般大于1MBPS，應(yīng)用于Internet 互聯(lián)網(wǎng)等local area network 廣域網(wǎng)連接的場(chǎng)合;窄帶PLC（以下簡(jiǎn)稱“NBPLC”）適用于長(zhǎng)距離、低傳輸速度、只需窄帶控制或者寬數(shù)據(jù)采集的場(chǎng)合 ［1］ 。而中小型光伏逆變?cè)O(shè)備往往對(duì)于其通信模塊需要數(shù)據(jù)高可靠性以及低成本的要求，所以 NB PLC 會(huì)更適合于該應(yīng)用。

目前 PLC 調(diào)制技術(shù)主要有三大類：?jiǎn)屋d波類（例如 FSK）、擴(kuò)展頻譜類（例如 S-FSK）、多載波類（例如 OFDM）。前兩種從調(diào)制方式上看大體可以概括為單載波調(diào)制方法，是目前使用比較多的一種技術(shù)，其特點(diǎn)就是原理簡(jiǎn)單，但是速度較慢、魯棒性也較低。而多載波即 OFDM（正交頻分復(fù)用調(diào)制）是一種更加穩(wěn)定且數(shù)據(jù)速率更高的調(diào)制技術(shù)，其原理就是在單一信道、同一時(shí)域傳輸過程中同時(shí)會(huì)有多個(gè)頻率的載波信號(hào)進(jìn)行傳輸，并且每個(gè)載波可以根據(jù)需求采用不同的調(diào)制方式。相對(duì)于單載波調(diào)制技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)如下：1）低于 500 KHz 的 PLC 信號(hào)能夠穿越變壓器，因此具有很好的傳播特性;2）NB PLC 在使用 MCU 或 DSP 實(shí)現(xiàn)時(shí)具有較好的成本效益;3）在窄帶干擾（以下簡(jiǎn)稱“NBI”）和短脈沖干擾（Impulse）下有很強(qiáng)的魯棒性（Robustness）;4）頻率選擇性信道的響應(yīng)（阻抗特性）較好;5）能夠與已有的單載波技術(shù)（FSK， S-FSK）共存 ［1］ 。6）無需與主電網(wǎng)過零點(diǎn)同步，因此可以用于直流應(yīng)用 （如微逆）。

圖 2 NB PLC 的調(diào)制方式

當(dāng)前，基于OFDM 技術(shù)的NB PLC 的PRIME/G3 標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)進(jìn)入了實(shí)際部署階段。而IEEE P1901.2和ITU-T G.hnem 兩大國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)也即將制定完成。TI 在OFDM 的軟件開發(fā)上有很好的積累，提供了一系列針對(duì)各種不同標(biāo)準(zhǔn)的固件庫(kù)，開發(fā)人員使用這些固件庫(kù)的函數(shù)來進(jìn)行開發(fā)時(shí)，不需要關(guān)心其底層設(shè)計(jì)的復(fù)雜時(shí)序，并且可以高效靈活的根據(jù)自己的需求進(jìn)行產(chǎn)品定制。圖3 是TI 的PLC 開發(fā)軟件庫(kù)（plcSUITE）。

圖 3 PLC Suite 結(jié)構(gòu)框圖

TI 提供的plcSUITETM 軟件庫(kù)解決方案中，包括了已經(jīng)實(shí)際部署PRIME/G3 協(xié)議棧，以及TI 定義的PLC Lite 標(biāo)準(zhǔn)。PLC Lite 是TI 在PRIME 標(biāo)準(zhǔn)上進(jìn)行優(yōu)化得到的一個(gè)基于OFDM 的軟件庫(kù)，下一節(jié)會(huì)具體介紹其特性。除了提供軟件開發(fā)固件庫(kù)外，TI 還提供整套的解決方案包括硬件模擬前端模塊，如圖4所示，C2000 可以作為數(shù)字調(diào)制解調(diào)及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)的處理器，可以使用plcSUITETM 中提供的庫(kù)來進(jìn)行軟件開發(fā)，并且將調(diào)制好的物理層信號(hào)通過SPI 發(fā)送至作為模擬前端的AFE031/AFE030，然后通過AF031/AFE030 將數(shù)據(jù)信號(hào)耦合至電力線發(fā)送。

圖 4 TI NB PLC 解決方案

2.2 TI PLC Lite 標(biāo)準(zhǔn)介紹 ［2］

PRIME 和G3 標(biāo)準(zhǔn)在制定之初，主要應(yīng)用對(duì)象是類似遠(yuǎn)程抄表等終端節(jié)點(diǎn)多且距離遠(yuǎn)、傳輸數(shù)據(jù)量大的應(yīng)用，所以在PRIME 和G3 標(biāo)準(zhǔn)中會(huì)包括物理層、媒體層、邏輯鏈路層、以及更上層（例如在適配層支持IPV6 及IEC61334-32 等）網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。而對(duì)于光伏逆變?cè)O(shè)備，其數(shù)據(jù)量不大并且在當(dāng)前大多數(shù)應(yīng)用中，其組網(wǎng)方式相對(duì)較簡(jiǎn)單所以并不需要一個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。TI 定義了一個(gè)低成本且相對(duì)簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)PLCLite 以應(yīng)用于光伏逆變、路燈控制等相對(duì)簡(jiǎn)單靈活的網(wǎng)絡(luò)。而PLC Lite 本身是由PRIME 標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化而來，所以其穩(wěn)定性也可以得到保證。其特性如下：（1） 可使用TMS320F28035 contorlCARD 或TMS320F28069 contorlCARD 作為主控模塊;（2）支持PLC Add-on AFE031 模擬前端驅(qū)動(dòng)模塊;（3）支持47K~90K 半頻段（歐洲CENELEC A 頻段標(biāo)準(zhǔn)）、40K~150K 半頻段（24K 歐洲CENELEC A /B/C/D 頻段標(biāo)準(zhǔn)）;（4）最高傳輸速率為21Kpbs（不使用前向糾錯(cuò)）、11Kpbs（使用前向糾錯(cuò)）;（5）采用OFDM 調(diào)制方式、使用前向糾錯(cuò)功能、每個(gè)頻率載波采用DBPSK 調(diào)制技術(shù);（6）40K~90K 頻段子載波數(shù)量為97 路（1 路導(dǎo)頻，96 路數(shù)據(jù)）;（7）帶有重復(fù)碼糾錯(cuò)功能、CRC8 錯(cuò)誤校驗(yàn)、重復(fù)碼和RS 前向糾錯(cuò)算法;（8）可通過UART 發(fā)送指令進(jìn)行調(diào)試;（9）可編程控制AFE031 增益;（10）具有PRIME 標(biāo)準(zhǔn)物理層特性、增強(qiáng)的NBI 性能以及支持MAC 層擴(kuò)展。

圖5 PLC Lite 物理層特性參數(shù)

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

一般來說，帶有通信模塊的光伏逆變系統(tǒng)都會(huì)采用逆變系統(tǒng)外加通信模塊的方式來實(shí)現(xiàn)，即在一個(gè)逆變系統(tǒng)中，加入相關(guān)的通信協(xié)議，并通過SCI/SPI 等通信手段與外加的通信模塊進(jìn)行短距離通信，再由通信模塊將其發(fā)送至外部網(wǎng)絡(luò)。本章節(jié)介紹兩種光伏逆變器+PLC 的系統(tǒng)拓?fù)洌?duì)其特點(diǎn)進(jìn)行分析。

3.1 PLC 外部獨(dú)立模塊系統(tǒng)

圖6 所示為PLC 外部獨(dú)立模塊的系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)拓?fù)淠K化較好，靈活度較高。由于PLC 會(huì)占用MCU 大量的片上ADC 資源，因此PLC 和逆變系統(tǒng)如果分別獨(dú)立開發(fā)設(shè)計(jì)則可以降低光伏逆變系統(tǒng)主控MCU 的負(fù)載率。該方案可選擇相對(duì)性能較低（ADC 相對(duì)速度較慢、片上RAM/FLASH 容量相對(duì)較小等）的MCU 以降低系統(tǒng)成本，但其缺點(diǎn)在于多芯片方案導(dǎo)致外圍電路設(shè)計(jì)復(fù)雜且系統(tǒng)成本增加，同時(shí)性能較低的MCU 亦限制了光伏逆變?cè)O(shè)備總體性能的提高。一般在通信功能為可選的系統(tǒng)（如光伏微逆變器）中會(huì)傾向于此類拓?fù)湓O(shè)計(jì)。

圖 6 光伏逆變系統(tǒng)PLC 外部獨(dú)立模塊系統(tǒng)框圖

圖6 為一種基于TMS320F28035 的帶有PLC 通信功能的光伏逆變系統(tǒng)。其中光伏逆變部分采用兩級(jí)隔離方式，前級(jí)DC/DC 完成MPPT 功能，后級(jí)IGBT 模塊完成單相逆變，主控系統(tǒng)為兩顆F28035（認(rèn)證要求）LC 模塊部分則由另一顆F28035 單獨(dú)控制，光伏逆變中的一顆主控F28035 只需將數(shù)據(jù)通過SCI/SPI 發(fā)送至PLC 模塊，PLC 模塊則通過AFE031 及電力線將數(shù)據(jù)發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)。因此該系統(tǒng)總共需要使用3 顆MCU 來實(shí)現(xiàn)。

3.2 PLC 內(nèi)部集成系統(tǒng)

從圖4 可以看到，TI 的PLC 方案硬件系統(tǒng)可分為兩部分：MCU 和模擬前端。MCU 負(fù)責(zé)所有的信號(hào)接收、解析、處理及發(fā)送;模擬前端只負(fù)責(zé)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)：發(fā)送——通過MCU 的片上SPI 模塊（無需D/A 轉(zhuǎn)換）傳送的離散信號(hào)經(jīng)D/A 轉(zhuǎn)換成連續(xù)信號(hào)后放大并耦合至電力線;接收——將電力線上的調(diào)制信號(hào)采樣匹配后輸送至MCU 的片上ADC 單元進(jìn)行離散采樣。通過該分析可以發(fā)現(xiàn)，只要光伏逆變的主控MCU 性能足夠，即可將TI PLC 方案的軟件部分完全移植至該主控MCU 中。

對(duì)于需要PLC 功能的光伏逆變?cè)O(shè)備，該集成拓?fù)湎鄬?duì)于圖6 來說主要減少了一顆高性能的實(shí)時(shí)控制MCU，因此系統(tǒng)成本明顯降低，但需要注意的是在該MCU 選型時(shí)必須考慮采較強(qiáng)處理能力的內(nèi)核和外設(shè)。理論上來看PLC 部分和光伏逆變的軟件算法可以全部由一顆MCU 完成，但其中仍存在技術(shù)難題，例如ADC 的采樣時(shí)序沖突——光伏逆變的PWM 載波頻率一般在10K~30KHz，所以ADC 對(duì)于電流電壓的采樣也會(huì)與其一致，而PLC-Lite 的 ADC 采樣頻率最低為250KHz，且兩者在采樣時(shí)均需要ADC 產(chǎn)生中斷處理來數(shù)據(jù)，該問題是此類系統(tǒng)必須要解決的;又如MCU 在性能與成本之間的折衷——基于OFDM 的PLC 需要高速ADC 采樣，因此需要大容量RAM 和強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力的MCU;逆變系統(tǒng)和PLC 系統(tǒng)都需要很強(qiáng)的實(shí)時(shí)處理性能。考慮到以上需求，如選用專用DSP 芯片不但增加系統(tǒng)成本，還會(huì)增加開發(fā)難度，因此如何選用一顆專用MCU 來并行實(shí)現(xiàn)光伏逆變和PLC 的相關(guān)運(yùn)算是至關(guān)重要的。C2000 由于具有出色的實(shí)時(shí)控制性能，可以很好地解決上述問題。

4 TMS320F28069簡(jiǎn)介

TMS320F28069 是C2000 Piccolo 系列MCU，基于C2000 的實(shí)時(shí)處理C28 內(nèi)核、硬件浮點(diǎn)運(yùn)算器和90MHz 的主頻使其擁有強(qiáng)大的實(shí)時(shí)運(yùn)算能力， 具有256K 字節(jié)的片上Flash 和100K 字節(jié)的片上RAM;6 通道的DMA 可將ADC 等外設(shè)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傳輸。針對(duì)光伏逆變系統(tǒng)，F(xiàn)28069 擁有轉(zhuǎn)換時(shí)間為325ns 的12 位16 通道SAR 型ADC 以及19 路高性能PWM 和8 路超高分辨率PWM，可以輸出最高達(dá)150ps 分辨率的PWM 信號(hào)。同時(shí)，針對(duì)基于OFDM 的PLC 通信，TI 增加了TMS320C2000 MCU 指令集，新增加的指令集由緊耦合的硬件單元VCU（Viterbi， Complex Math， CRC Unit）單元來實(shí)現(xiàn)，此運(yùn)算單元可專門用于運(yùn)算基于OFDM 的PLC 的大容量快速傅里葉變換（FFT）以及生成前向糾錯(cuò)碼（FEC）和CRC 校驗(yàn)碼，其內(nèi)部還有一個(gè)浮點(diǎn)協(xié)處理器——控制率加速器（CLA），可與主內(nèi)核并行運(yùn)算以及擁有和主內(nèi)核相同的外設(shè)使用能力，并且可使用C 語(yǔ)言在CCS 環(huán)境下進(jìn)行編程。CLA 最多有8 個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)都可以由外設(shè)（ADC/PWM/定時(shí)器）或軟件觸發(fā)。圖7 為F28069 的性能和外設(shè)資源列表［3］。

圖 7 F28069 性能和外設(shè)資源

5 基于F28035 和F28069 的集成PLC 通信功能光伏逆變系統(tǒng)

PLC 在通信時(shí)會(huì)占用較多的MCU 資源，所以在DC/AC+PLC 的單MCU 解決方案中，F(xiàn)28069 的主內(nèi)核進(jìn)行PLC 運(yùn)算，其中ADC 的中斷用于PLC 的高速采樣及處理;F28069 內(nèi)部的CLA 則用于逆變控制系統(tǒng)， 每次PWM 匹配事件發(fā)生后，觸發(fā)CLA 讀取ADC 轉(zhuǎn)換結(jié)果然后更新逆變?nèi)珮虻腎GBT 驅(qū)動(dòng)PWM信號(hào)占空比。

5.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

圖 2 C2000 光伏逆變系統(tǒng)PLC 內(nèi)部集成系統(tǒng)框圖

如圖8 所示，光伏電池最大功率點(diǎn)追蹤部分采用交錯(cuò)式BOOST 拓?fù)洌蒄28035 控制;母線電壓通過LLC 隔離后輸送至后級(jí)DC/AC 部分。F28069 則運(yùn)行DC/AC 和PLC 兩部分代碼。DC/AC 部分為單相逆變?nèi)珮颍琍LC 部分則通過AFE031 模擬前端將數(shù)據(jù)耦合至電網(wǎng)。兩顆MCU 通過UART 進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

5.2 DC/AC 系統(tǒng)軟件框圖

為便于系統(tǒng)調(diào)試，DC/AC 部分系統(tǒng)分成3 個(gè)Level：Level1：開環(huán)系統(tǒng);Level2：無PLL 閉環(huán)系統(tǒng);Level3：帶PLL 可并網(wǎng)系統(tǒng)。軟件由5 個(gè)功能模塊組成：主函數(shù)、CLA Task、PLC Run 函數(shù)、ECap1 中斷和SCIB 中斷。

主函數(shù)由兩個(gè)部分組成：（1）內(nèi)核、外設(shè)、變量的初始化;（2）任務(wù)狀態(tài)機(jī)。函數(shù)開始部分，進(jìn)行主內(nèi)核運(yùn)行變量、CLA 以及PLC 代碼的初始化。然后進(jìn)入PLC Run 函數(shù)、Task A、B、C 四個(gè)任務(wù)的輪詢運(yùn)行階段。PLC Run 函數(shù)的功能為PLC 數(shù)據(jù)接收、發(fā)送、解析以及相關(guān)變量更新;Task A 為每毫秒運(yùn)行一次的Task A0 函數(shù)，其中存在 A1 和A3 兩個(gè)有效子函數(shù)。A1 的功能為每20ms 檢測(cè)系統(tǒng)標(biāo)志位并且更新當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài);A3 輪詢當(dāng)前功能按鈕狀態(tài)以及發(fā)出LED 指示燈控制信號(hào)。Task B 是5ms 輪詢的Task B0 函數(shù)，其中有 B1，B2，B3，B4 四個(gè)有效任務(wù)。B1 的功能是故障檢測(cè)和系統(tǒng)欠過流、欠過壓的保護(hù);B2 主要進(jìn)行參數(shù)運(yùn)算，主要為線電壓有效值、線電流有效值、當(dāng)前輸出功率的值等;B3用于系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè);B4 的功能是處理兩顆MCU 間的通信以及F28069 和GUI 之間的通信。Task C為0.5ms 運(yùn)行一次的Task C0 函數(shù)，它用于檢測(cè)SCIA 通信狀態(tài)。

第二部分是CLA Task，分為Task 8 和Task 3。Task 8 在CLA 初始化時(shí)就通過軟件觸發(fā)，其功能主要是數(shù)字電源算法庫(kù)DPLIB_C_CLA 以及CLA 運(yùn)算參數(shù)初始化。Task3 是PWM3 事件匹配觸發(fā)，同時(shí)會(huì)觸發(fā)ADC SOC。Task 總體分為兩部分：上升沿觸發(fā)階段和下降沿觸發(fā)階段。 下降沿觸發(fā)階段：如果觸發(fā)任務(wù)時(shí)PWM 處于下降沿計(jì)數(shù)則運(yùn)行此部分程序。其主要功能是運(yùn)算線電壓、電流的周期有效值，母線電壓周期平均值、輸出視在功的值并將其存于制定變量等待主內(nèi)核讀取。

上升沿觸發(fā)階段：此階段同樣在觸發(fā)并且PWM 時(shí)基情況下運(yùn)行。首先是讀取外部采樣電壓、電流值，然后調(diào)用數(shù)字電源算法庫(kù)函數(shù)中的2P2Z 模塊進(jìn)行母線電壓調(diào)節(jié)（與DC/DC 板連接時(shí)有效，獨(dú)自運(yùn)行時(shí)使用常數(shù)作為輸出結(jié)果）并將運(yùn)算結(jié)果作為其中之一的參數(shù)輸入電流環(huán)基準(zhǔn)乘法模塊。接下來會(huì)判斷并網(wǎng)標(biāo)志位狀態(tài)，如果已經(jīng)置位即表示當(dāng)前為并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，則進(jìn)行數(shù)字PLL 運(yùn)算。如果此時(shí)為離網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，就跳過此部分進(jìn)行電流內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)環(huán)運(yùn)算。最后將電流環(huán)運(yùn)算結(jié)果轉(zhuǎn)換為PWM 占空比值用存入相應(yīng)寄存器。

第三部分ECap1 中斷服務(wù)程序用于檢測(cè)電網(wǎng)相位和頻率，作為PLL 的鎖相基準(zhǔn)。

第四部分SCIB 中斷用于F28069 與前級(jí)F28035 通信。F28069 通過SCIB 采集前級(jí)DC/DC 的運(yùn)行狀態(tài)，并將其上傳至上位機(jī)顯示。

第五部分是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵部分PLC Run 函數(shù)，在第一部分已提到，該函數(shù)會(huì)在系統(tǒng)狀態(tài)機(jī)每次輪詢的時(shí)候調(diào)用，其內(nèi)部的定時(shí)器中斷、ADC 中斷服務(wù)函數(shù)以及底層解碼函數(shù)都封裝在PLC Lite 中。只需先設(shè)定中斷函數(shù)入口地址、系統(tǒng)頻率等參數(shù)后，調(diào)用初始化函數(shù)HAL_afeInit（）， 即可完成底層外設(shè)的初始化。

整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵在于ADC 的復(fù)用和同步，上文已經(jīng)提及，ADC 在PLC 中的采樣頻率為250KHZ，為了保證ADC 采樣的同步，逆變系統(tǒng)的載波周期就必須與其成倍數(shù)關(guān)系，同時(shí)，由于輸出正弦信號(hào)需為50HZ，所以同時(shí)也需要是50HZ 的倍數(shù)，由于IGBT 的開關(guān)頻范圍有限，故選擇25KHZ 為輸出SPWM信號(hào)的載波頻率。這樣PLC 每進(jìn)行10 次采樣，逆變部分的信號(hào)進(jìn)行1 次采樣，并且通過EPWM 模塊的同步功能可保證兩者的采樣不沖突。 PLC 部分占用的ADC 會(huì)觸發(fā)主內(nèi)核中斷。而逆變部分則如前文所述觸發(fā)CLA 運(yùn)算，這樣系統(tǒng)就在同一時(shí)間并行運(yùn)行兩種功能，減小了整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)間復(fù)雜度并且增加了MCU 的利用率。圖9 為系統(tǒng)軟件流程圖。

圖 9 F28069 PLC 內(nèi)部集成系統(tǒng)軟件流程圖

6 總結(jié)

本文主要介紹了帶有電力線載波通信功能的光伏逆變系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及 TI 的 PLC 方案和集成 PLC功能的光伏逆變系統(tǒng)。PLC 由于其天然優(yōu)勢(shì)，十分適合作為一種低成本高性能的通信技術(shù)應(yīng)用于需要與電網(wǎng)相連的產(chǎn)品中，而將其加入當(dāng)前關(guān)備受關(guān)注的光伏逆變系統(tǒng)，是必然的發(fā)展趨勢(shì)。

在中小型光伏逆變系統(tǒng)分布式發(fā)展的趨勢(shì)下，通信功能在將來一定會(huì)是每個(gè)并網(wǎng)逆變器的必備功能，而TI PLC 方案的靈活性使其既可以外加于光伏逆變系統(tǒng)，也可以集成于系統(tǒng)內(nèi)部，從而滿足各種不同客戶的系統(tǒng)需求。并且 TI 仍然在持續(xù)的開發(fā)針對(duì)于帶有 PLC 功能的光伏逆變系統(tǒng)，例如將更復(fù)雜的PLC 標(biāo)準(zhǔn)加入光伏逆變系統(tǒng)。通過 PLC 進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)，對(duì)于光伏逆變系統(tǒng)，無疑有著多方面巨大的優(yōu)勢(shì)，并且也將進(jìn)一步推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)概念的實(shí)施普及，TI 將推出更多關(guān)于PLC 應(yīng)用的方案，使開發(fā)人員可以更快的完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

參考文檔

［1］ TI 窄帶電力線通信（NB PLC）解決方案介紹（ZHCA433）

［2］ TI PLC Development Kit User Guide

［3］ TMS320F28069， www.ti.com/product/tms320f28069

［4］ AFE031， www.ti.com/product/afe031

附錄

圖10 AFE031 典型應(yīng)用原理圖

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