杜云飛

摘 要：太陽能光伏發(fā)電是新型清潔可再生能源，因此相關(guān)技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。而市場對于從事光伏發(fā)電人才的需求大大增加，許多職業(yè)技術(shù)學校已經(jīng)開設(shè)了相關(guān)專業(yè)的課程。為了滿足所述專業(yè)的實訓要求，筆者提出了一種用于光伏發(fā)電系統(tǒng)中把低的直流電壓逆變到家用電器所能適應的交流電壓的逆變實訓檢修裝置，適應本校相關(guān)課程的實訓、實驗要求。它含斬波升壓、整流濾波電路、逆變電路、選頻濾波電路等四個主要部分組成，各個部分功能聯(lián)系緊密，并且每一部分都具有檢測功能，使學生對于逆變器原理、功能、檢修的學習能夠更加直觀的了解和掌握，具有很強的針對性，能很好的提高學生的實訓效果。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電；逆變器；實訓；故障設(shè)置

人類社會飛速發(fā)展，各個國家對于能源的需求不斷增長，大多以傳統(tǒng)的煤炭、石油等為主的不可再生能源，由于使用這些能源排放的廢氣廢物廢熱等給環(huán)境帶來很嚴重的惡果，尋找并使用新能源成為當今研究探索最為熱門的學科之一。太陽能有取之不盡用之不竭，清潔環(huán)保等優(yōu)點，為人類所重視，近年來光伏產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)掀起一陣熱潮。因此，不僅高等院校開辦光伏發(fā)電專業(yè)課程，而且中等職業(yè)技術(shù)學校為了更好的順應市場發(fā)展需求，紛紛開辦相關(guān)的專業(yè)課程。

本文所述設(shè)計是從逆變器的基本原理出發(fā)，聯(lián)系教學需求與學生實訓實際，設(shè)計的一套實訓所用的光伏逆變器裝置。它主要由斬波升壓、逆變電路、整流濾波電路、選頻濾波電路四個主要部分組成。本設(shè)計作為教學實訓裝置，除了考慮裝置要便于學生對原理的理解，還應該考慮各個功能電路的劃分、電路的排版布局方便測試與分析，并且在電路面板必要位置還應該有相應的標號與文字說明提示。

1斬波升壓電路的設(shè)計

1.1斬波升壓電路原理

直流斬波器是利用功率組件對固定電壓的電源在時間域內(nèi)做適當?shù)那懈?，從而達到改變輸出端電壓的目的。由于得到的輸出電壓大于輸入電壓的數(shù)值，因此稱之為斬波升壓電路。本設(shè)計的斬波升壓電路如圖1所示，驅(qū)動信號是由PLC產(chǎn)生的PWM波控制MOS管的導通與關(guān)斷，變壓器T1的初級線圈也將對應的有時變電流流過，則產(chǎn)生時變的磁場通過變壓器的導磁鐵心耦合到次級線圈，次級線圈兩段則會輸出交流電。又由于變壓器有兩側(cè)匝數(shù)比等于電壓比的規(guī)律，若使變壓器的次級線圈與初級線圈的比值大于1，則實現(xiàn)升壓的功能。

1.2斬波升壓電氣元件的選擇

1.2.1MOS管VT1、VT2的選擇

VT1、VT2起著斬波開關(guān)的作用，其開關(guān)損耗、開關(guān)速度、以及MOS管承受的電壓電流等極限參數(shù)都直接影響這逆變器的效率、質(zhì)量和壽命?？紤]到PLC作為信號的激勵源，輸出的信號為正脈沖，因此，選用了N溝道的MOS管?？紤]到逆變器輸出的功率一般較大，低壓測的電流則很大的因素，VT1、VT2應選擇低開啟電壓，大電流，導通電阻較小的MOS管子。在實際的電路中，還應該給VT1、VT2裝上散熱片，必要時還應該配合散熱風扇使用，保證熱量耗散掉，維持能穩(wěn)定的工作狀態(tài)。

1.2.2變壓器T1的選擇

本設(shè)計中，若要使得輸出的功率為100W，則低壓側(cè)直流電源提供的功率一定大于100W，若使用12V的直流供電，那么電流I=P/U=100W/12V>8.4A。所以在電路板走線時，需要加寬低壓端的走線寬度。圖1電路圖中設(shè)計使用了兩個NMOS管，兩個管子的驅(qū)動信號相為互補，管子分別交替導通。并且，變壓器的初級線圈有一個抽頭，這個公共的端子b接在直流電源的公共端，工作狀態(tài)下，a、c兩端形成以b點為參考電位的互補波形，如圖2所示。在實際的裝置設(shè)計時，a、b、c分別流出了接示波器的端子，通過示波器測試這三個端口的輸出波形，可以使學生更加直觀的對驅(qū)動PWM信號以及對該斬波升壓電路的理解。

2整流濾波電路單元的設(shè)計

2.1整流濾波電路原理

如圖3所示，D1～D4構(gòu)成一個整流橋，C1為濾波電容。經(jīng)過斬波升壓后的電壓通過變壓器T1次級線圈輸出給整流橋?qū)涣鬟M行全波整流。其整流基本原理是二極管的單向?qū)щ娦裕斦螂妷焊哂诙O管的導通電壓（硅管0.7V，鍺管0.3V左右）就有電流通過。

2.2整流濾波電路單元電器元件的選擇

2.2.1整流二極管的選擇

綜前文所述，由于該部分電路工作在遠遠高于工頻的頻率之下，所以應當在保證其他參數(shù)符合的情況下選擇快速二極管，如1N5819等型號。

2.2.2濾波電容的選擇

濾波電容應該選擇耐高壓，內(nèi)阻小的電容。為了去除不同頻率分量的諧波，選擇不同容值的電容串并聯(lián)來使用效果更好。

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