Ø系统组成

      开放式单相并网逆变器控制实验装置综合了自动化、电力电子和电子信息等相关学科的最新技术，可以实现对于并网逆变器控制、新能源和发电系统等相关专业课程的理论和实验研究，是电气控制领域的专业实验装置和重要研究对象。该实验装置可以选择基于DSP的硬件实物控制平台或者基于MATLAB/Simulink的硬件半实物控制平台，满足研究人员不同的选择和场景需求。成熟的设计方案可以让用户专注于对于某类并网逆变器控制问题的研究而无需过多纠结于实验装置设计的可靠性，极大程度地满足了相关专业方向的老师和研究生的需求。

      本系统可以作为实物平台和半实物平台使用。基于DSP的硬件实物控制平台由DSP控制板和主功率电路箱等组成；基于MATLAB/Simulink的硬件半实物控制平台由计算机、MATLAB/Simulink实时控制软件、数据采集板、信号转接板和主功率电路箱等组成。实物平台的DSP控制板和半实物平台的信号转接板通过相同接口与主功率电路箱连接，只需要更换二者便可以实现控制方式的切换。其中主功率电路箱内部包含直流稳压、信号采样、硬件保护、逆变和滤波电路等功能模块电路，并将这些部分设计为一体板，用户无需关注内部连线。开放式单相并网逆变器控制实验装置最终可以实现将直流电转化为交流电馈入电网，完成整个逆变过程。

Ø实验研究课题

       1、电流型单相并网逆变器控制

      (1)信号采样测试实验

      (2)锁相环测试实验

      (3)开环启动实验

      (4)并网电流闭环实验

      (5)并网电流跳变实验

      (6)被控对象参数摄动实验

      (7)其他电流型单相并网在环实验

       2、电压型单相并网逆变器控制

      (1)信号采样测量实验

      (2)功率测量实验

      (3)电压开环带载实验

      (4)功率外环+电压内环开环带载实验

      (5)功率外环+电压内环闭环带载实验

      (6)功率外环+电压内环闭环并网实验

      (7)其他电压型单相并网在环实验

       3、可研究课题

Ø系统特点

Ø设备组成及介绍

1、实时控制软件

      完全与MATLAB/Simulink兼容，可以方便地调用MATLAB/Simulink中的函数，并且可以在操作系统为Windows7/8/10的PC机上直接运行。

      该实时控制软件将系统中的数据采集硬件端口做成相应的Simulink模块，通过Simulink直接对硬件端口进行读、写操作。通过将设计的控制器与相应的系统硬件端口Simulnik模块相连，编译并下载到数据采集卡中，就可以进行实时控制。

2、数据采集卡

      · PCIe接口；

      · 8路16位模拟输入；                                    

      · 8路16位模拟电压输出；

      · 8个增量式编码器输入；

      · 8路16位PWM；

      · 双向56路I/0。

3、DSP控制板

      选择基于DSP的硬件实物控制平台时，无需计算机、实时控制软件和数据采集板等外部设备，仅需DSP控制板即可完成控制算法的编写，实现并网逆变过程。控制芯片使用德州仪器（TI）公司的TMS320F28335芯片，主频为150MHz，支持32位的浮点数运算，开发效率高。在采样外部信号后，通过用户编写的控制算法，输出相应的PWM波形。电路硬件保护芯片（CPLD）使用Altera公司的EPM570T100C5N芯片，同样置于DSP控制板上，接收主功率电路箱返回的硬件报错信号，及时作出响应，无需担心因操作失误导致硬件损坏。

4、信号转接板

      选择基于MATLAB/Simulink的硬件半实物控制平台时，信号转接板搭配数据采集卡使用。数据采集卡输出的PWM波连接到信号转接板上，经过CPLD后输出，控制功率器件的导通和关断。CPLD同样置于信号转接板上，用于硬件保护，保证并网过程的可靠性和安全性。

5、主功率电路箱

      功率板包括直流稳压电路、智能功率模型IPM、LCL滤波电路、继电器电路、信号采样及保护电路和DAC电路等。其中：

Ø实测波形

      示波器保存的电网电流和电网电压波形（图中红线为电网电流波形，蓝线为电网电压波形）：