張英杰

摘要：本文中主要介紹了太陽能電源逆變裝置的設(shè)計(jì)，其主要包括兩大類電路，一是主電路，另一個(gè)是，檢測保護(hù)電路。主電路主要包括：PWM波產(chǎn)生電路，驅(qū)動電路，逆變電路，DC/DC電路等；檢測保護(hù)電路主要包括：欠電壓電路，過電壓電路，過電流電路，故障報(bào)警電路等。最后對該逆變電源進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，驗(yàn)證了其可行性和有效性。

關(guān)鍵詞：太陽能，電源，脈寬調(diào)制，全橋逆變

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)的太陽能逆變電源主要是由PWM波產(chǎn)生電路，驅(qū)動電路，逆變電路，DC/DC電路等組成的主電路和由欠電壓保護(hù)電路、過電壓保護(hù)電路、過電流保護(hù)電路等電路組成保護(hù)電路構(gòu)成。其總體框圖如圖2-1所示：

2 電源逆變裝置的主電路的設(shè)計(jì)

2.1 PWM波的產(chǎn)生電路

這次設(shè)計(jì)中我們選用RC正弦波振蕩電路。實(shí)用的正弦波振蕩電路多種多樣，我們采用RC橋式正弦波振蕩電路，也稱為文氏橋振蕩電路。通過文氏橋振蕩電路產(chǎn)生我們需要的正弦波，然后將此輸出作為電壓比較器的輸入產(chǎn)生方波。我們可將前一級振蕩電路的輸出端作為過零比較器同向端的輸入電壓。當(dāng)輸入信號為正值時(shí)，經(jīng)過比較器輸出高電平，當(dāng)輸入電壓為負(fù)值時(shí)，經(jīng)過比較器輸出低電平。這樣一來我們就得到了需要的方波。即PWM波。

2.2 驅(qū)動電路

采用集成芯片IR2110驅(qū)動，其有驅(qū)動能力強(qiáng)、控制方便、電能利用效率高等優(yōu)點(diǎn)，可以充分簡化驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)。

2.3 逆變電路的設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)是采用單相全橋式電路。此電路輸出電流較大且電路的功耗較小的優(yōu)點(diǎn)，它采用四個(gè)MOS管IRF460組成全橋式主電路，四路控制信號分別接G1和G2端、G3和G4端。

2.3 濾波電路的設(shè)計(jì)

采用LC濾波電路，一方面可以大大簡化電路結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)濾波功能；另一方面，通過電感L和電容C適當(dāng)匹配，可以使得輸出電壓相位和輸入電壓相位一致，方便電壓相位的控制；此外LC的合理搭配還可以降低無功功率，抑制電壓和電流的脈動。

2.4 變壓電路的設(shè)計(jì)

由于經(jīng)逆變電路逆變后出來為低壓交流而我國民用標(biāo)準(zhǔn)電壓為220V，頻率為50HZ，即要求使其輸出為交流220V，50HZ。 故而需要選用變壓器對其進(jìn)行升壓處理。

3 保護(hù)電路的設(shè)計(jì)

3.1 電壓保護(hù)電路的設(shè)計(jì)

3.1.1 過電壓保護(hù)電路

當(dāng)采樣主電路中的輸入的電壓大于LM358的正向輸入端的電壓時(shí)，其LM358輸出低電平，從而使發(fā)光二極管發(fā)亮，輸出低電平給PWM波的產(chǎn)生電路，從而使PWM輸出零電平。同時(shí)將低電平經(jīng)過非門輸入故障報(bào)警電路。

3.1.2 欠電壓保護(hù)電路

當(dāng)采樣主電路中的輸入的電壓小于LM358的反向輸入端的電壓時(shí)，其LM358輸出低電平，從而使發(fā)光二極管發(fā)亮，輸出低電平給PWM波的產(chǎn)生電路，從而使PWM輸出零電平。同時(shí)將低電平經(jīng)過非門輸入故障報(bào)警電路。

3.2 過電流保護(hù)電路

a）當(dāng)經(jīng)霍爾元件、整流、濾波后輸出的電壓大于所設(shè)定的電壓（運(yùn)算放大器的正輸入端），則運(yùn)算放大器輸出低電平，使SR觸發(fā)器的置數(shù)端 有效，從而SR觸發(fā)器的 輸出為低電平，從而使三極管基極為低電平，即三極管截止，從而三極管集電極輸出高電平，使芯片IR2110的引腳端SD（關(guān)斷）為高電平，從而達(dá)到保護(hù)的目的。

b）當(dāng)經(jīng)霍爾元件、整流、濾波后輸出的電壓小于所設(shè)定的電壓（運(yùn)算放大器的正輸入端），則運(yùn)算放大器輸出高電平，使SR觸發(fā)器的復(fù)位端 及置數(shù)端無效，從而SR觸發(fā)器不動作，為原來的初始狀態(tài)，電路正常工作。

c）在a中的情況出現(xiàn)時(shí)，三極管集電極輸出高電平使芯片IR2110的引腳端SD（關(guān)斷）為高電平的同時(shí)將其高電平輸入故障報(bào)警電路使其工作。

3.3 故障報(bào)警電路的設(shè)計(jì)

在該電路中，當(dāng)電路發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)電路給故障報(bào)警電路輸入電平信號，從而使該電路中的三極管導(dǎo)通，其集電極為低電平，使二極管發(fā)光，同時(shí)蜂鳴器開始鳴叫，從而起到對故障進(jìn)行報(bào)警的作用。其中過電流保護(hù)從4端輸入高電平，過電壓與欠電壓保護(hù)從10端與11端輸入低電平。

4 小結(jié)

在充分研究逆變電源的成果的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)了小功率太陽能電源逆變裝置。該逆變器主要由主電路和保護(hù)電路組成。經(jīng)過理論分析和multisim仿真調(diào)試，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的可行性；獲得了一定成果，但是由于學(xué)識水平、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及時(shí)間等的限制，在很多方面做得還不夠完善，需要進(jìn)一步加強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

[1]王兆安，黃俊.電力電子技術(shù)[M]（第四版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2007

[2]李愛文，張承慧等.現(xiàn)代逆變技術(shù)及其應(yīng)用.[M]北京：科學(xué)出版社.2002

[3]李昊華.太陽能發(fā)電系統(tǒng)正弦波逆變電源的研制[J].河北工業(yè)大學(xué).2007.11

[4]趙爭鳴，劉建政，孫曉瑛等.太陽能光伏發(fā)電及其應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社.2005