簡介

太陽能光伏逆變器轉換來自太陽能面板的電能并高效地將其部署到公用電網中。早期太陽能PV逆變器只是將電能轉儲到公用電網的模塊。但是，新設計要求太陽能光伏逆變器對電網的穩定性作出貢獻。

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的集成度，并監控電網上的電源質量，從而極大地增強電網穩定

智能電網

什么是智能電網？IMS Research將智能電網定義為“一種自身能夠高效匹配和管理發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，則逆變器需要越來越高的智能程度才能實現。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，從而發生不平衡。基于這個原因，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集成，其中系統需協助穩定電網，而非作為電網的一個簡單電源使用。

這要求更好地對注入電網的電能進行測量、控制和質量分析。當然，這會促成新指令的發布以及更高的技術要求，進而直接導致新技術的產生。

ADSP-CM403XY HAE外設模塊

HAE模塊本質上是一個數字PLL，其簡化原理圖如下圖所示。HAE連續接收V和I數據，并且數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

諧波引擎硬件模塊與諧波分析儀共同處理結果。由于諧波引擎產生的結果為最終格式，這些結果數據保存在結果存儲器中。HAE引擎在無衰減的2.8 kHz通帶內計算諧波信息(相當于3.3 kHz的-3 dB帶寬)，用于45 Hz至66 Hz范圍內的線路頻率。

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，諧波引擎在含有數據RAM內的預定義位置循環，該數據RAM含有分析儀處理結果。若有需要，內容可進一步處理。

電壓和電流數據可來自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。該速率下可產生一個中斷，提示太陽能光伏逆變器輸入可用數據。進行數據分析并執行下列計算時，HAE模塊將產生另一次中斷，提示太陽能光伏系統準備顯示諧波分析數據。ADSP-CM403還可將HAE至DMA的全部結果數據直接傳輸至SRAM，之后系統代碼便可顯示結果。這會導致整個HAE系統的少許代碼開銷。

ADSP-CM403XY HAE結果

圖4中的HAE結果清楚表明觀察電壓均方根數據時，系統中存在哪些諧波。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。

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數學計算

Quantity	Definition	HAE Registers
RMS of the Fundamental Component	V1,I1	F_VRMS, F_IRMS
RMS of the Harmonic Component	Vn,In,n = 2,3,...,12	Hnn_VRMS, Hnn_XIRMS
Active Power of the Fundamental Component	P1 = V1I1cos( φ1 - γ1)	F_ACT
Active Power of the Harmonic Component	Pn = VnIncos(φn - γn), n = 2,3,...,12	Fnn_ACT
Reactive Power of the Fundamental Component	Q1 = V1I1sin(φ1 - γ1)	F_REACT
Reactive Power of the Harmonic Component	Qn = VnInsin(φ1 - γ1), n = 2,3,...,12	Hnn_REACT
Apparent Power of the Fundamental Component	S1 = V1I1	F_APP
Apparent Power of the Harmonic Component	Sn = VnIn, n = 2,3,...,12	Hnn_APP
Power Factor of the Fundamental Component		F_PF
Power Factor of the Harmonic Component		Hnn_PF
Harmonic Distortion of a Harmonic Component		Hnn_VHDN, Hnn_IHDN

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

{

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++;

}