关于30KW储能PCS逆变器的设计方案。它包括双向DCDC和三电平逆变PCS。资料中提供了仿真源码

关于30KW储能PCS逆变器的设计方案。它包括双向DCDC和三电平逆变PCS。资料中提供了仿真源码，其中包含并网和离网两个模型 30KW储能PCS逆变器双向变流器设计方案资料 1.此系列为30KW储能PCS逆变器设计方案资料，双向DCDC和三电平逆变PCS； 2.仿真源码含有并网和离网两个模型； 3.原理图（PDF）含控制板，滤波板，DCDC和逆变板； 4.控制器源码，控制器用的是Ti28xx+CPLD，两部分源码都有，代码可以直接添加到工程编译； 5.PI控制算法的设计方案文档资料非常齐全，计算过程，参数整定，仿真等都有； 6.此资料对储能PCS的嵌入式开发有非常大的参考价值； 7.本商品资料并非完整全套的，交付的资料与本描述一致，未提及的没有。

一、概述

本文档针对30KW储能PCS逆变器双向变流器的核心代码进行深度解析，涵盖CPLD逻辑控制代码与DSP核心控制代码两大核心模块。该代码体系基于Altera MAX II系列CPLD（型号EPM240T100I5）与TI DSP2833x处理器开发，实现了逆变器 PWM 生成、信号滤波、故障保护、AD采样、功率控制等关键功能，为储能系统的电能双向转换提供稳定、高效的底层技术支撑。

二、CPLD逻辑控制代码解析

CPLD代码基于VHDL语言开发，主要负责底层硬件逻辑的实时控制，包括PWM信号处理、信号滤波、故障检测与状态机管理等，运行时钟主要为10KHz和40KHz，确保快速响应的硬件控制能力。

2.1 核心功能模块分类

模块类型	包含文件	核心功能
PWM信号处理	ENINVPWM.vhd、enpwm.vhd、boost.vhd、boostLimit.vhd、hubu.vhd、newinv.vhd	PWM使能控制、信号反相、boost升压PWM生成、占空比限制、互补PWM输出
信号滤波	EmergencyFilter.vhd、Filter10us.vhd、Filter1us.vhd、SYNCFILTER.vhd	紧急信号滤波、10us/1us延时滤波、同步信号滤波
故障保护	ILIMIT50US.vhd、InvPro.vhd、UnderVoltPro.vhd、tz.vhd	50us过流保护、逆变器故障处理、欠压保护、跳闸逻辑控制
信号同步	and2sync.vhd、and4sync.vhd、signalsync.vhd	2路/4路信号同步、单路信号同步整形
辅助功能	display.vhd	状态显示控制

2.2 关键模块详细解析

2.2.1 PWM信号处理模块

ENINVPWM.vhd：实现PWM使能控制与信号同步。通过三级寄存器（ENPWMIN、ENPWMINSG0、ENPWMINSG1）消除信号抖动，当使能信号en为'0'时强制输出低电平，使能时输出同步后的PWM信号，确保PWM启动/关闭的稳定性。
boost.vhd：boost升压电路的PWM生成逻辑，输入40KHz时钟与使能信号，根据ePWMAxIN信号状态切换4种工作状态，输出20KHz的ePWMAxOUT（2位）与ePWMBOUT0/1信号，占空比限制在37.5%以内，适配升压电路的开关管驱动需求。
hubu.vhd/newinv.vhd：互补PWM生成模块，接收1位PWM输入信号，通过状态机控制生成4位互补PWM输出（包含原信号与反相信号），并通过计数器实现死区时间控制，避免桥臂直通，newinv.vhd为简化版本，优化了状态切换逻辑。

2.2.2 信号滤波模块

EmergencyFilter.vhd/Filter10us.vhd：采用“移位寄存器+计数器”的滤波结构。3级移位寄存器（Rshift）对输入信号进行同步采样，仅当连续3次采样结果一致时更新中间变量z0；随后通过7位计数器（Countupdown）实现10us延时滤波，当z0持续为'1'且计数器达到阈值（0x64）时输出高电平，有效过滤瞬时干扰信号。
Filter1us.vhd：原理与10us滤波器一致，仅将计数器位宽改为4位，阈值设为0xA，适配1us的快速滤波场景。
SYNCFILTER.vhd：10级移位寄存器同步采样，仅当连续10次采样为全0或全1时更新z0，后续通过11位计数器实现长时间稳定判断，确保同步信号的可靠性。

2.2.3 故障保护模块

ILIMIT50US.vhd：过流保护模块，通过两级同步采样（filter、midSGlimit）消除过流信号抖动，状态机ST0（初始状态）检测到过流信号后进入ST1，启动8位计数器（COUNT1）计时，若50us内过流信号未消失则输出保护信号SGlimitout，切断PWM输出。
UnderVoltPro.vhd：欠压保护模块，当VoltPro信号持续有效且计数器（19位）达到阈值（0x80000）时，输出VoltProReset信号触发系统复位，避免欠压状态下设备损坏。
tz.vhd：跳闸逻辑控制，同步欠压（underVlot）、故障（fo）、解锁（unlock）信号，当解锁信号有效且欠压或故障信号触发时，输出跳闸信号Q，实现紧急停机。

2.2.4 信号同步模块

and2sync.vhd/and4sync.vhd：2路/4路信号同步与逻辑与运算。通过两级寄存器同步采样输入信号，确保信号在同一时钟域内稳定后再进行与运算，避免异步信号导致的逻辑错误。

三、DSP核心控制代码解析

DSP代码基于TI C2000系列（DSP2833x）开发，主要负责系统的模拟信号采样、数字信号处理、功率控制算法、故障诊断与系统状态管理，核心文件为AD.c，配套头文件包含各类外设寄存器定义。

3.1 核心功能架构

DSP代码围绕“采样-处理-控制-保护”的核心流程展开，主要功能模块包括：AD采样与校准、数据滤波与计算、功率控制、故障诊断、LVRT/HVRT（低/高压穿越）处理等。

3.2 关键功能模块解析

3.2.1 AD采样与校准模块

采样通道配置：通过AdcRegs寄存器配置16路AD通道，涵盖直流侧电压/电流（电池电压、母线电压）、交流侧电压/电流（逆变器输出电流、电网电压）、温度（环境温度、散热器温度）等关键参数，采样频率支持16KHz/32KHz切换。
偏移校准：针对每路采样通道（如电池电流、逆变器电流），通过多次采样计算偏移量（uwBatCurr1Offset、uwRInvCurrOffset等），并通过偏移检测函数（sOffsetHighChk）监测偏移量是否超出阈值，确保采样精度。
数据同步：通过EPWM6的同步信号（ETPS寄存器）触发AD采样，确保采样时刻与PWM周期同步，避免采样偏差导致的控制精度下降。

3.2.2 数据处理模块

滤波算法：采用一阶IIR滤波（如DCICurrFiltDen=1014，DCICurrFiltNum=10）对直流电流进行平滑处理；通过滑动窗口平均（swGetFifoAvg）对电压/电流有效值进行滤波，提升数据稳定性。
有效值计算：通过sCalRmsSum函数累加采样数据的平方值，结合sCalRmsValue函数计算RMS值（平方根运算），得到电压/电流的有效值（如twInvRmsCurr、twGridLineRmsVol）。
功率计算：
有功功率：通过电压与电流的瞬时值乘积累加（sCalInvActivePowerSum），得到三相有功功率总和。
无功功率：基于线电压与电流的相位关系，结合√3/3系数计算（sCalInvReactivePowerSum）。
功率因数：通过有功功率与视在功率的比值计算，并进行滑动平均滤波。

3.2.3 功率控制模块

双向DC/DC控制：根据fADCtrSwitch状态切换控制模式，BiDirDCCtr1And3/BiDirDCCtr2And4模式下，通过采样电池电压（wBatteryInVol）和电流（wBatteryCurr1-4），调用sBiDirDCCon1And3Controller/sBiDirDCCon2And4Controller函数调节PWM占空比，实现电池充放电控制。
逆变器控制：InvCtrAndPLL模式下，采样电网电压（twGridPhaseVol）和逆变器输出电流（twInvCurr），通过sInvController函数实现并网电流闭环控制，调节EPWM1-3的CMPA/CMPB寄存器，输出精准的并网PWM信号。

3.2.4 故障诊断与保护

实时监测：持续监测过压（OVP）、过流（InvCurrHigh）、欠压（UnderVolt）、温度过高（wHeatTmp）等故障信号，通过sBusOVPChk、sBatteryCurrHighChk等函数检测故障状态。
故障处理：当检测到故障时，立即执行：① 关闭PWM输出（sDisInvPWMOut/sDisBiDirDCPWMOut）；② 断开继电器（sInvRelayOpen、sGridRelayOpen）；③ 复位使能信号（fInvEnOut=0、fBiDirDCEnOut=0）；④ 记录故障事件，等待系统复位。
LVRT/HVRT处理：通过sCalLVRTSumValue函数累加半个电网周期内的电压平方和，sCalLVRTValue函数判断电压是否低于80%（LVRT）或高于120%（HVRT）额定值，触发相应的穿越控制策略，维持电网稳定。

3.3 关键寄存器与配置

AD配置：AdcRegs.ADCTRL1=0x0910（16位采样，连续运行模式），AdcRegs.ADCTRL2=0x0900（SEQ1中断使能），AdcRegs.ADCMAXCONV=0x000F（16路转换）。
PWM配置：EPwm1-3用于逆变器控制，EPwm4-5用于双向DC/DC控制，EPwm6用于AD同步触发，通过TBCTL寄存器配置PWM周期，CMPA/CMPB寄存器调节占空比。
中断配置：PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx6=1（AD中断使能），IER|M_INT1（使能INT1中断），确保AD采样与数据处理的实时性。

四、系统整体工作流程

初始化阶段：
- CPLD：加载逻辑配置，初始化状态机为初始状态，所有PWM输出默认关闭。
- DSP：调用InitAdc()初始化AD采样模块，InitAdcVar()初始化全局变量，配置PWM、中断、GPIO等外设。
运行阶段：
- 采样：DSP通过AD模块周期性采集电压、电流、温度等信号，进行偏移校准与滤波处理。
- 控制：根据运行模式（充电/放电/并网），DSP执行功率控制算法，计算目标PWM占空比，更新EPWM寄存器。
- 驱动：CPLD接收DSP的PWM信号，经过滤波、互补生成、死区控制后，输出驱动信号至功率开关管。
- 保护：CPLD实时监测故障信号，触发快速保护；DSP进行长时间故障诊断与系统状态管理。
故障处理阶段：CPLD与DSP协同工作，CPLD快速切断PWM输出，DSP执行继电器断开、系统复位等操作，记录故障信息。