单相正弦波有源逆变并网电源

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1、第19卷第l3期电子设计工程2011年7月Vo1．19No．13ElectronicDesignEngineeringJu1．2011单相正弦波有源逆变并网电源陈继栋，施崇阳，周乐意(武汉大学电子信息学院，湖北武汉430079)摘要：基于有效利用能源的目的，设计了一个电源系统。采用单片机P87C52X2BN和FPGA芯片EP1C6Q240C8N相结合的方法，配合外围电路，实现单相正弦波有源逆变器带负载运行和与220V市电安全并网。系统主要由单相全桥逆变、数据采集、并网条件检测等几部分组成，其中单相逆变是核心，系统采用全桥逆变。完成DC—AC高效率转换。最终测得满载输出功率为72W，效率高

2、于85％，输出电压稳定度高．波形失真度小。整个系统安全可靠、稳定性能好、操作简单。具有一定的使用价值。关键词：单片机；FPGA；全桥逆变；安全并网中图分类号：TM421文献标识码：A文章编号：1674—6236(2011)13—0187—03Single-phasesinewaveactiveinvertergridpowersupplyCHENJi—dang，SHIChang-yang，ZHOULe·yi(SchoolofElectronicInformation，WuhanUnivers，Wuhan430079，China)Abstract：Basedonthepurposeofef

3、icientuseofenergy，apowersystemisdesigned．ThissystemusesP87C52X2BNandFPGAchipEP1C6Q240C8Ncompletingactiveinvertersingle—phasesinewaveloadingoperationandsafetygridwith220Vutilityoutputpower．Thesy~emincludessingle—phaseinverter，dataacquisitionandgridconditionsdetection．Single—phaseinverteristheCOre．

4、Thissystemadoptsfullbridgeinverter，completingDC-ACeficientconversion．Finalfullloadoutputpowermeasures72W．eficiencyishigherthan85％．Thestabilityofoutputvoltageishighandthewaveformdistortionissmal1．Thewholesystemissafeandstablewithsimpleoperationandcertainusevalue．Keywords：microcontroller；FPGA；bridg

5、einverter；safed全球能源危机和环境恶化问题推动了新能源的发展，使方案三：推挽式逆变，逆变器是由具有中心抽头变压器，得太阳能、燃料电池等清洁能源得到了利用。由于这些能源两只开关管V1、V2砀和两只二极管D1、D2构成的，是一种+以直流电压的形式提供电能，因此需要逆变作为接口。在日完全对称的结构形式。且V1和V2发射极接在电源的负极，一巳常生活中市电(220V／50Hz)提供了人们所需的绝大多数能驱动十分方便，也不必进行隔离。变压器两个初级绕组的匝源，本系统将直流电转换为220W50Hz的交流电，配合市电数相等，即ll=12=1，次级绕组的匝数为W2tz~。一起提供能量。如图1

6、所示。综合比较，本系统采用方案二。Tr1总体方案的比较与选择1．1逆变回路的选择逆变是与整流相对应的，将直流电变为交流电。方案一：半桥逆变电路。优点：电路简单，使用器件少。缺点：输出交流电压幅值为输入电压的一半，且直流侧需两电容串联，要图1推挽式逆变控制两者电压均衡。应用：用于几kW以下的小功率逆变电源；单Fig．1Push—pullinverter相全桥、三相桥式都可看成若干个全桥逆变电路的组合。方案二：全桥逆变电路，共4个桥臂，可看成两个半桥电1．2SPVVM波得产生方案路组合而成，两对桥臂交替导通l8，输出电压和电流波形SPWM即正弦波脉宽调制，是把一个正弦波分成Ⅳ个等与半桥电路形

7、状相同，幅值高出一倍，改变输出交流电压的幅而不等宽的方波脉冲，每一个方波的宽度与其所对应时刻有效值只能通过改变输入直流电压来实现，阻感负载时，还的正弦波的值成正比，这样就产生了与正弦波等效的等幅矩可以采用移相的方式来调节输出电压121。形脉冲序列波。从理论上讲，这一系列脉冲波形的宽度可以收稿日期：2011-04—30稿件编号：201104141作者简介：陈继栋(1989一)，男，江苏南通人。研究方向：电子信息。一187一《电子设计工