由采样点获得不加负载市时的电源源电压Us,再在加负载后获取输出电压Ud,通过改变逆变器驱动SPWM脉宽,使出电压发生相应改变实现输出等效负载阻值发生寻找最大功率输出,此时有关系式Ud=1/2Us。
4、同频同相控制方法与参数计算
4.1 同频控制方法:
由图八,基准Fref信号通过有源低通滤波后,经过过零比较器和整形限幅电路,用2132捕捉Fref上升沿,当捕捉到两次上升沿,得到的时间差就是基准频率。然后由时间差除以处理器正弦波DA输出点数得正弦波幅值改变定时初值,使得正弦波与基准正弦信号同频。
4.2 同相控制方法:
由图八,输出电流反馈信号Uref通过有源低通滤波后,经过过零比较器和整形限幅电路,用2132捕捉Uref上升沿,当有上升沿来到时,立即中断改变调制正弦波的输出相位,最终使得参考信号Fref和电流反馈信号Uref同时出现上升而精确定相。
图八 同频同相控制
4.3参数计算
①由一阶有源低通滤波器的电压传输函数可知,由fo=1/2πRC可得,取电阻R=30K,C=0.1uf时,此时通带截止频率为50Hz。
②根据过零比较器,将得到一个具正负峰值时脉冲电压,我们通过二极管嵌位和+0.7V电源补偿,得到正脉冲,再通过电压跟随后限幅稳压,为处理器提供安全信号。
③由异或门的特性可知,当参考源的脉冲波形和逆变反馈脉冲波形相同时,输出电压将为零,用此特性可验证同相。
5、提高效率的方法
使用专业的IC IR2110驱动全桥逆变MOS管,如图九,R2110 采用HVIC 和闩锁抗干扰CMOS 制造工艺,DIP14 脚封装。具有独立的低端和高端输入通道;悬浮电源采用自举电路,其高端工作电压可达500V,dv/dt=±50V/ns,15V 下静态功耗仅116mW;输出的电源端(脚3,即功率器件的栅极驱动电压)电压范围10~20V;逻辑电源电压范围(脚9)5~15V,可方便地与TTL,CMOS 电平相匹配,而且逻辑电源地和功率地之间允许有±5V 的偏移量;工作频率高,可达
500kHz;开通、关断延迟小,分别为120ns 和94ns;图腾柱输出峰值电流为2A。它由三个部分组成:逻辑输入,电平平移及输出保护。
如上所述IR2110的特点,可以为装置的设计带来许多方便。尤其是高端悬浮自举电源的成功设计,可以大大减少驱动电源的数目,三相桥式变换器,仅用一组电源即可。
6、DC-AC主回路与器件选择
主电路如图九(SPWM)和图十(全桥逆变):
图九 DC-AC电路
图十 全桥逆变电路
其中双极性三角波(载波)与双极性正弦波(调制波)进行比较合成为脉宽随正弦波幅度相应大小变化的SPWM,经过处理嵌位后加入IR2110的信号输入端,产生高压悬浮脉冲,同过由四P75NF全桥逆变电路驱动产生相应带负载能力强的正弦调制脉冲。
7、滤波参数的计算
低通滤波电路如图十一:
图十一 滤波电路
由LC滤波电路的特性,我们选择截止频率fp=50HZ的低通滤波电路,用C1、R3吸收网络去除高频成分。
8、保护电路
8.1 输入欠压保护
通过AD端口对电源输出电压进行采样,当调整最大功率的采样值小于±25V时,断开负载,判断电源本生是否小于所提供电压,当发现输入电压过低,则控制继电器使其不输出。
8.2 过流保护保护
通过电流互感器将感应电流通过有效值转化电路的一直流电压,当电压高于设定电流1.5A时,控制继电器断开电路。出现故障后,间时扫描输出,当故障排除后后恢复正常。三、 测试1、MPPT功能
Us=60V Ud(V) 相对偏差的绝对值(V)
29.724 1.1
29.625 0.4
29.310 0.3
30.737 0.8
2、频率跟踪功能
Fref(Hz) Fuf(Hz) 相对偏差绝对值(Hz)
53.19 51.02 2.17
50.00 50.02 0.02
52.2 51.6 0.6
51.2 51.9 0.7
3、当Rs=Rl=30时,DC-AC变换器的效率测试
Rs=Rl=30 Ud(V) Id(A) Uo1(V) Io1(A) 效率η
29.79 1.09 13.21 2.14 87.1%
30.8 1.05 13.40 2.11 87.4%
30.0 1.11 13.35 2.09 83.8%
29.5 1.13 13.29 2.18 86.9%
4、当Rs=Rl=30时,输出电压Uo的失真度THD
Rs=Rl=30 失真度THD
12.5%
13.5%
13.7%
13.0%
5、经过标准的测试,本系统具有输入欠压保护功能,动作电压Ud(th)=25V±0.4V
6、经过标准的测试,本系统具有过流保护功能,动作电流Io(th)=1.5±0.15A
测试方案:
1、在Us=60V的条件下,改变Rs和Rl,测得Ud值。然后根据公式 相对偏差的绝对值=(Ud-30)/30。
2、用数字双踪示波器,分别接入测试点Furef和Fuf,分别读取频率值。测试结果分析:
经过标准的测试,本系统能基本上达到要求。肉眼观察输出波形无明显失真。