本文將回顧最新的ADI技術(shù)如何以HAE(諧波分析引擎) 的方式改善智能電網(wǎng)的集成度，并監控電網(wǎng)上的電源質(zhì) 量，從而極大地增強電網(wǎng)穩定

 

智能電網(wǎng)

 

什么是智能電網(wǎng)？IMS Research將智能電網(wǎng)定義為“一種 自身能夠高效匹配和管理發(fā)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(yáng)能光伏逆變器接入智能電網(wǎng)，則逆變器需要越來(lái)越 高的智能程度才能實(shí)現。這本身就是一個(gè)難題，主要是 因為當電力需求在別處時(shí)，此處卻連接了過(guò)多的電網(wǎng)， 從而發(fā)生不平衡?；谶@個(gè)原因，如前文所述，太陽(yáng)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(wǎng)集成，其中系統需協(xié)助穩定電網(wǎng)，而非作為 電網(wǎng)的一個(gè)簡(jiǎn)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(wǎng)的電能進(jìn)行測量、控制和質(zhì)量 分析。當然，這會(huì )促成新指令的發(fā)布以及更高的技術(shù)要 求，進(jìn)而直接導致新技術(shù)的產(chǎn)生。

 

ADSP-CM403XY HAE外設模塊

 

HAE模塊本質(zhì)上是一個(gè)數字PLL，其簡(jiǎn)化原理圖如下圖 所示。HAE連續接收V和I數據，并且數個(gè)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(gè)諧波，每次12個(gè)。對于每個(gè)諧波，PLL 會(huì )試圖鎖定至所需的信號頻率

 

圖2. HAE簡(jiǎn)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(chǎn)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(wú)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(xiàn)路頻率。

 

圖3. HAE通帶頻率

 

同時(shí)可使用相電流和來(lái)分析零線(xiàn)電流。在新采樣周期的 最初時(shí)刻，諧波引擎在含有數據RAM內的預定義位置 循環(huán)，該數據RAM含有分析儀處理結果。若有需要， 內容可進(jìn)一步處理。

 

電壓和電流數據可來(lái)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(chǎn)生一個(gè)中斷，提示太陽(yáng)能光伏逆變器輸入可用數 據。進(jìn)行數據分析并執行下列計算時(shí)，HAE模塊將產(chǎn)生 另一次中斷，提示太陽(yáng)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(huì ) 導致整個(gè)HAE系統的少許代碼開(kāi)銷(xiāo)。

 

ADSP-CM403XY HAE結果

 

圖4中的HAE結果清楚表明觀(guān)察電壓均方根數據時(shí)，系 統中存在哪些諧波。圖中50 Hz基波清晰可見(jiàn)，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(shí)適 用于基波和諧波計算。

 

Harmonic Engine Outputs and Registers where Values are Stored

 

表1. HAE數學(xué)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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