三相10Kw光伏并网逆变器。包含全套理图/PCB/源代码

一、概述

本文档详细解读基于TI F28379D DSP芯片的三相10kW光伏并网逆变器代码系统。该代码采用模块化设计，涵盖核心控制、硬件抽象、参数配置、驱动适配等多个功能层级，支持交流开环、电流环独立逆变、电流环并网锁相环三种工作模式，具备电压/电流采样、PLL锁相、PI调节、PWM驱动、故障保护、数据监控等完整功能，可满足10kW级光伏并网逆变器的高精度控制需求。

二、代码文件结构与核心模块划分

（一）文件清单与功能定位

文件名称	核心功能	所属模块
INVERTER_3PV.c	全局变量定义、核心控制逻辑（PLL运行、PI调节、DQ变换、数据计算）、状态机管理	核心控制模块
INVERTER_3PV.h	数据类型枚举、全局变量声明、函数原型定义、宏定义	核心头文件
INVERTER3PVhal.c	硬件初始化（ADC、PWM、GPIO、SDFM）、底层驱动实现、中断配置	硬件抽象层
INVERTER3PVhal.h	硬件相关宏定义、寄存器操作封装、驱动函数声明	硬件抽象头文件
INVERTER3PVmain.c	主函数入口、系统初始化流程、后台任务调度、中断服务函数映射	系统启动模块
INVERTER3PVsettings.h	系统参数配置（时钟、电压电流阈值、PWM参数、引脚定义）	配置模块
device相关文件	TI F28379D芯片底层驱动库（ADC、CAN、PWM等外设驱动）	芯片驱动依赖

（二）核心模块划分

代码系统按功能可划分为6大核心模块，模块间通过全局变量和函数调用实现数据交互，形成闭环控制流程：

1. 系统初始化模块：负责硬件初始化、全局变量初始化、配置参数加载；
2. 数据采集模块：实现电压、电流、温度等物理量的采样与校准；
3. 核心控制模块：包含PLL锁相、DQ坐标变换、PI调节、PWM调制等核心算法；
4. 硬件驱动模块：底层GPIO、PWM、ADC、SDFM等外设的驱动实现；
5. 故障保护模块：过流、过压、欠压、温度异常等故障检测与处理；
6. 监控与交互模块：数据日志记录、GUI变量交互、状态机管理。

三、核心模块详细功能解读

（一）系统初始化模块

1. 初始化流程（主函数入口）

主函数通过main()函数启动系统，初始化流程如下：

1. 设备底层初始化：TINV_HAL_setupDevice()（时钟、看门狗、Flash配置）；
2. 状态机初始化：设置后台任务指针（Alpha状态、A/B任务）；
3. PWM配置：禁用PWM时钟→配置3相PWM参数→启用PWM时钟；
4. 外设初始化：ADC（电压/电流/温度采样）、GPIO（LED/继电器/风扇）、SDFM（滤波模块）；
5. 控制参数初始化：TINV_globalVariablesInit()（RAMP、DQ变换、PI系数、参考值）；
6. SFRA配置：TINV_setupSFRA()（系统频率响应分析模块）；
7. 保护配置：TINV_HAL_setupBoardProtection()（过流保护阈值设置）；
8. 中断配置：TINV_HAL_setupInterrupt()（映射ISR中断服务函数）；
9. 进入后台循环：执行状态机任务与SFRA后台处理。

2. 关键初始化函数说明

• TINV_globalVariablesInit()：初始化核心控制变量，包括：
• RAMP发生器：配置载波频率（TINVACFREQ）与控制频率（TINVISRCONTROL_FREQUENCY）；
• DQ变换模块：重置ABC-DQ0正/负序变换结构体；
• PLL模块：根据TINVSPLLTYPE选择SRF或DDSRF锁相环，配置LPF系数；
• PI控制器：加载默认比例系数（TINVPIKP）和积分系数（TINVPIKI）；
• 采样校准：设置电流/电压采样偏移量（TINVCURRENTOFFSET）与缩放比例（TINVCURRENTSCALE）。

（二）数据采集模块

1. 采样对象与硬件映射

采样对象	采样方式	硬件映射	校准方式
逆变侧电感电流（iLA/iLB/iLC）	ADC采样	ADCA/ADCC/ADCD通道→ADCIN14/ADCIN4/ADCIN2	偏移补偿+缩放：(采样值-Offset)×Scale
逆变器输出电压（vA/vB/vC）	ADC采样	ADCA通道→ADCIN4/ADCIN3/ADCIN1	偏移补偿+缩放
电网电压（vGA/vGB/vGC）	ADC采样	ADCA/ADCC/ADCD通道→ADCIN2/ADCIN2/ADCIN0	偏移补偿+缩放
电网电流（iGA/iGB/iG_C）	SDFM采样	SDFM1模块→SD1D1/SD1D2/SD1_D3引脚	32位数据缩放（TINVSD32PUSCALEFACTOR）
直流母线电压（vbus）	ADC采样	ADCD通道→ADCIN5	直接缩放（TINVVBUSSCALE）
温度（tempA/tempB/tempC/AMB）	ADC采样	ADCB通道→ADCIN0~ADCIN3	直接采样转换

2. 采样核心函数

• TINVreadCurrVoltage()：读取电压/电流原始采样值，通过偏移量和缩放比例校准：
  c
TINViLAsensed = ((float32t)TINVHALILAFB TINVADCPUSCALEFACTOR - TINViLAsensedOffset) TINViLAsensedScale;

• TINVreadTemp()：读取温度传感器采样值，直接转换为浮点型温度数据；
• TINVreadCurrSDFMSignals()：通过SDFM模块读取电网电流，滤波后缩放为实际电流值。

（三）核心控制模块

1. 控制模式切换

代码支持3种控制模式，通过TINVINCRBUILD宏定义切换（在INVERTER3PVsettings.h中配置）：

模式编号	模式名称	核心功能	应用场景
1	交流开环模式	固定占空比输出，通过RAMP生成正弦波，无电流反馈	出厂调试
2	电流环独立逆变模式	电流闭环控制，强制输出正弦波，无电网锁相	独立逆变供电
3	电流环并网PLL模式	电网锁相+电流闭环，跟踪电网频率/相位，实现并网发电	光伏并网

2. 核心控制算法

（1）PLL锁相环

根据TINVSPLLTYPE选择两种锁相环实现：

• SRF-PLL（同步旋转坐标系锁相环）：TINVSPLLTYPE = TINVSPLLSRF，通过ABC-DQ0变换提取电网电压正序分量，实现频率和相位跟踪；
• DDSRF-PLL（直接数字合成同步旋转坐标系锁相环）：TINVSPLLTYPE = TINVSPLLDDSRF，具备更快的动态响应，适用于电网频率波动场景。

锁相环核心运行逻辑：

#if TINV_SPLL_TYPE == TINV_SPLL_SRF
SPLL_3ph_SRF_run(TINV_abc_dq0_pos_vG.q, &TINV_spll_3ph_2); // 输入q轴电压分量
TINV_acSine = sin(TINV_spll_3ph_2.theta[1]); // 输出正弦波（相位跟踪）
TINV_acCosine = cos(TINV_spll_3ph_2.theta[1]); // 输出余弦波
#else
SPLL_3ph_DDSRF_run(&TINV_spll_3ph_1, d/q轴正/负序分量);
TINV_acSine = sinf(TINV_spll_3ph_1.theta[1]);
TINV_acCosine = cosf(TINV_spll_3ph_1.theta[1]);
#endif

（2）DQ坐标变换

实现ABC三相坐标系与DQ0同步旋转坐标系的相互转换，用于解耦有功功率（d轴）和无功功率（q轴）控制：

• ABC→DQ0正序变换：ABCDQ0POS_run()，输入三相电压/电流与锁相环正弦/余弦波，输出d/q/0轴分量；
• DQ0→ABC变换：DQ0ABCrun()，输入d/q/0轴参考值，输出三相调制信号；
• 应用场景：电网电压/电流的正负序分离、PI控制后的调制信号转换。

（3）PI控制器

采用双闭环控制结构，电流环PI控制器核心代码：

TINV_gi_id_out = DCL_runPI_C2(&TINV_gi_id, TINV_id_ref, TINV_abc_dq0_pos_iL.d);
// 输出限幅：±1.0（PWM占空比范围）
TINV_gi_id_out = (TINV_gi_id_out > 1.0f) ? 1.0f : TINV_gi_id_out;
TINV_gi_id_out = (TINV_gi_id_out < -1.0f) ? -1.0f : TINV_gi_id_out;

• 输入：电流参考值（TINVidref）、反馈值（dq0变换后的d轴电流）；
• 输出：限幅后的PWM占空比参考值（-1.0~1.0）；
• 辅助补偿：加入电网电压前馈补偿（abcdq0pos_vG.d）与交叉耦合项补偿（2πfLiq），提升动态响应。

（4）PWM调制

通过TINV_driverUpdate()函数生成3相PWM信号，核心逻辑：

1. 占空比限幅：将输入占空比限制在[-1.0, 1.0]；
2. 开关状态控制：根据占空比正负控制上下桥臂导通（AQCSFRC寄存器强制PWM输出高低）；
3. 死区配置：应用预设死区时间（TINVINVDEADBANDPWMCOUNT），避免桥臂直通。

（四）故障保护模块

1. 保护类型与检测逻辑

保护类型	检测条件	处理动作	故障状态
过流保护（OverCurrentTrip）	EPWM跳闸标志检测（EPWMTZINTERRUPT_DCAEVT1）	关闭继电器→重置参考值（id_ref=0）→设置板卡状态为故障	boardStatus_OverCurrentTrip
驱动器故障（DSATTrip）	EPWM单触发跳闸（EPWMTZINTERRUPT_OST）	禁用PWM输出→清除跳闸标志→重启驱动	boardStatus_DSATTrip
仿真器停止（EmulatorStopTrip）	EPWM周期跳闸（EPWMTZINTERRUPT_CBC）	强制PWM输出低电平→关闭所有功率器件	boardStatus_EmulatorStopTrip
欠压/过压保护	直流母线电压低于TINVUNDERVOLTLIMIT或高于TINVOVERVOLTLIMIT	断开电网连接→停止逆变输出	Fault_UnderVoltageDcBusFault
电网频率异常	电网频率超出[45Hz, 65Hz]（TINVUNIVERSALGRIDMIN/MAXFREQ）	禁止并网→进入待机状态	Fault_UFACFault/OFACFault

2. 保护核心函数

• TINV_updateBoardStatus()：周期检测EPWM跳闸标志，更新板卡状态（空闲/无故障/故障）；
• TINVHALclearAllTrips()：清除所有PWM跳闸标志，用于故障恢复；
• 故障恢复逻辑：当TINVclearEPWMTripsRef置1时，执行：禁用驱动→清除跳闸→启用驱动→恢复PWM输出。

（五）监控与交互模块

1. 数据监控变量

代码定义了丰富的GUI监控变量，用于实时反馈系统状态：

• 电气参数：TINVguiVbus（母线电压）、TINVguiACFreq（电网频率）、TINVguiIrmsA/B/C（三相电流有效值）；
• 功率参数：TINVguiActivePower（总有功功率）、TINVguiReactivePower（总无功功率）、TINVguiPFA/B/C（功率因数）；
• 状态参数：TINVpvInverterState（逆变器状态）、TINVboardStatus（板卡故障状态）。

2. 状态机管理

后台任务通过状态机实现周期性调度，分为A任务（1ms周期）和B任务（5ms周期）：

• A任务（A1()）：执行SFRA后台处理与GUI串口通信；
• B任务：
• B1()：更新板卡状态→清除跳闸标志；
• B2()：LED状态翻转（状态指示）；
• B3()：继电器控制（并网连接）、风扇控制（温度散热）。

3. SFRA模块（系统频率响应分析）

用于分析系统动态特性，支持电压环/电流环频率响应测试：

• 配置参数：起始频率（TINVSFRAFREQSTART）、频率点数（TINVSFRAFREQLENGTH）、注入幅值（TINVSFRAAMPLITUDE）；
• 数据交互：通过SCI接口与GUI通信，上传频率响应数据（幅值/相位）。

（六）硬件驱动模块

1. PWM驱动

• 3相全桥PWM配置：TINVHALsetup3PHPWM()，设置PWM周期（TINVINVPWMPERIOD）、死区时间（TINVINVDEADBANDPWM_COUNT）；
• 引脚映射：Q1A/Q3A（A相上桥臂）→EPWM1A/EPWM1B，Q2A/Q4A（A相下桥臂）→EPWM2A/EPWM2B，B/C相类似；
• 驱动更新：TINVHALupdate_TinvPWM()，根据占空比更新PWM比较寄存器值。

2. 继电器与风扇控制

• 继电器控制：TINVHALclosePhaseRelay()（闭合A/B/C相电网继电器）、TINVHALcloseNeutralRelay()（闭合中性线继电器）；
• 风扇控制：TINVHALfanOn()/TINVHALfanOff()，通过GPIO43控制风扇启停，由TINV_fanSet变量控制。

四、关键配置参数说明（INVERTER_3PV_settings.h）

配置项	含义	默认值	调整场景
TINVINCRBUILD	控制模式选择	1	1=开环调试，2=电流环独立，3=并网模式
TINVACFREQ	电网频率	60Hz	50Hz电网需改为50
TINVVDCNOMINAL	直流母线标称电压	800V	适配光伏组件串电压
TINVILMAX_SENSE	最大电感电流采样值	25A	匹配电流传感器量程
TINVILTRIP_LIMIT	过流保护阈值	16A	小于TINVILMAX_SENSE
TINVPIKP/TINVPIKI	PI控制器系数	0.1401/0.0785	需根据系统动态特性调整
TINVCURRENTOFFSET	电流采样偏移量	1.7	校准零点漂移
TINVSPLLTYPE	PLL类型	TINVSPLLDDSRF	电网波动大时选择DDSRF

五、中断服务函数（ISR）

系统核心控制逻辑在中断服务函数中执行，主要ISR函数：

• ISR1()：核心控制中断（PWM周期触发），执行：
  c
1. 采样读取：TINVreadCurrVoltage()→TINVreadTemp()→TINVreadCurrSDFMSignals()；
2. PLL运行：根据控制模式执行RAMP生成或电网锁相；
3. DQ变换：三相电压/电流转换为dq0分量；
4. PI调节：电流环PI计算，输出占空比参考值；
5. PWM更新：TINVdriverUpdate()→更新3相PWM占空比；
6. 数据记录：DLOG4CHrun()→记录关键变量；
7. 有效值计算：POWERMEASSINEANALYZERrun()→计算电压/电流有效值与频率。

• ISR2()：辅助中断（CPU定时器触发），执行SFRA数据采集与后台处理。

六、代码特点与扩展建议

（一）代码优势

1. 模块化设计：核心控制与硬件驱动分离，便于移植到不同硬件平台；
2. 灵活配置：通过宏定义切换控制模式、PLL类型、采样参数，适配不同应用场景；
3. 完善保护：覆盖过流、过压、频率异常等多种故障，提升系统可靠性；
4. 可调试性：支持SFRA频率响应分析与数据日志记录，便于系统优化。

（二）扩展建议

1. 增加MPPT控制：在直流侧加入最大功率点跟踪算法，提升光伏转换效率；
2. 优化PI参数：采用自适应PI或模糊PI算法，改善非线性负载下的控制性能；
3. 故障日志：增加故障记录功能，存储最近10次故障类型与发生时间；
4. 远程通信：扩展CAN或EtherCAT通信接口，支持集群控制与远程监控。

七、总结

该三相10kW光伏并网逆变器代码基于TI F28379D DSP实现了完整的并网控制功能，从硬件初始化、数据采集、核心控制到故障保护形成闭环，支持多种工作模式与灵活配置。代码结构清晰、模块化程度高，可作为中大功率光伏逆变器的控制核心，通过参数调整与功能扩展适配不同功率等级与应用场景。

三相10Kw光伏并网逆变器。包含全套理图/PCB/源代码