【導讀】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。
圖1. ADSP-CM403 HAE框圖(ADI公司)
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
圖2. HAE簡化數字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。
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。
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數學計算
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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