光伏电源逆变器的设计.pdf

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1、}应用孜术与研究学术探讨l一==二==二l二============二=二二=二=．=_=j=2012筚第6醐l光伏电源逆变器的设计刘子奠(大唐洛阳热电有限责任公司，河南洛阳471039)[摘要]随着我国电力电子技术的不断革新以及光伏发电技术的广泛应用，研究光伏逆变电源内部的供电部分具有较大的实用价值。逆变电源是光伏发电系统的重要部件，其性能对光伏系统的应用产生较大影响。本文以500W光伏电源逆变器为研究设计对象，采用“全桥逆变+LC滤波+工频升压”的逆变电源设计方案，整个系统设计分为SPWM波形产生电路、H桥驱动及逆变电路、欠压过流保护电路。利用SPWM调制技术实现220V／50Hz正弦

2、稳定输出。[关键词]光伏电源；逆变器；SPWM；SG3525；IR2110输出再经过滤波就可以得到正弦输出电压。本系统方案通1．设计思想过SG3525来实现输出正弦电压，首先要得到SPWM的调近年来，光伏发电技术有了广泛的应用，随着我国新能制信号，必须要有一个幅值在1～3．5V且按正弦规律变化的源法的颁布，光伏发电系统将在我国拥有更广阔的发展空馒头波，将它加到SG3525脚9，并与锯齿波进行比较，得到间。逆变电源是光伏发电系统的重要部件，其性能对光伏正弦脉宽调制波，实现SPWM的控制电路框图如图1所系统的应用产生较大影响。目前，国内纯正弦波输出逆变示，实际电路各点的波形如图2所示。电源主要

3、采用工频变压器升压输出，为此，本文仍然采用“全桥逆变+LC滤波+工频升压”的逆变电源设计方案。整／^＼．]个系统设计分为SPWM波形产生电路、H桥驱动及逆变电＼／『路、欠压过流保护电路。在SPWM波形产生环节，本文采用-／^＼／—＼脉宽调制芯片SG3525的为核心。由文氏桥振荡电路产生、50Hz的正弦波基准信号。然后经过精密整流、放大等处理输入到SG3525的补偿信号端，从而输出SPWM波。最后／——＼／—、进行死区延时，输入到驱动电路中。在驱动电路设计环节．中，本文采用两片IR2110半桥驱动芯片构成全桥驱动电。8l。。。路。输出侧逆变电路中开关管选用耐压值高的MOSFET。然后经过工频

4、变压器进行升压到市电，供家用电器使用。1．1对输入、输出进行采样，实时监控是否欠压、过流，进行保护动作。最后，给出额定功率为500W(输入电压12V输出交流220V)的单相逆变器样机的试验波形。使用SG3525芯片利用SPWM调制技术实220V／50Hz正弦稳定输出。图2电路各点波形2．设计方案2．1SPWM调制电路由50Hz文氏振荡电路产生50Hz正弦波(如图2中U1)，再经过精密整流(如图2中U2)，误差放大，加法电路(如图2中U3)。用来控制输出电压有效值和基准值比较所产生的误差信号，当电源输出电压发生变化时，会改变正弦信号的幅值，使得SG3525输出脉宽也发生相应的变化，于是就构成

5、了一个闭合的反馈回路，能有效地稳定输出的波形，以达到输出波形的要求。基准50Hz的方波由50Hz同步方波产生电路产生，与SPWM信号经过时序控制电路产图1SPWM控制电路框图生四路驱动信号Q1、Q2、Q3、Q4。2．2驱动电路如果想要得到正弦电压的输出，就要使逆变电路的控驱动芯片选用IR2110，如图3所示。其中左上臂制信号以SPWM方式控制功率管的开关，得到的脉冲方波HINL、左下臂LINL、右上臂HINR右下臂与LINR输作者简介：刘子奠，男，河南洛阳人，本科，研究方向：电气工程自动化。一5l一lI学术探讨应用技术与研究_二￡=：：：：：：：：：=：：：：：=：：：：：：：：：：：==

6、：：：．：：=：：：：⋯l2012率第6醐入信号分别是Q1、Q2、Q3、Q4，四路单极性的SPWM波形高频分量，而且还要在滤除不需要的高频分量的同时，使通可以保证H桥臂的四个MOS管两两交叉导通，这样实现过的频带所传输的功率产生的损耗尽可能低。因此，传统的输出电流的反向，从而使输出端为交流的高频SPWM信RC低通滤波器在这里不能应用。而需要采用几乎没有损号。原理图3中MOS管选用耐压值较高、开关速度较快的耗的LC低通滤波器，如图4所示。它的设计原则是对IRF540，IRF540的漏源耐压可达100V。为了保护其不被烧50Hz低频呈低阻抗特性，基本不产生基波压降，而对高频坏，必须在四只MOS

7、管上加上四个散热片。HO、LO端的分量呈高阻抗特性。二极管使用开关管1N4148，实现自举电路的二极管用快恢2．4保护电路设计复二极管。芯片工作电压为+12v，开关管D极电压也为为保证电力电子系统正常工作，除了合理设计电路之+12V。外，增设电路保护措施是很有必要的。这是因为在装置实际2．3输出滤波器设计运行时，有许多随机出现的干扰信号。这些干扰会导致系统输出滤波器将逆变器输出的脉冲宽度调制的功率脉冲工作不正常，甚至损坏