风光互补发电系统+原理框图+PCB电路图+流程图 第4页
图3-3系统电路板实物图3.2风光互补系统主电路系统主电路的原理如图3-4所示。图3-4系统主电路原理图
图中BR为不可控整流桥，E1=E2=630uF/450V为整流滤波电容，R1=330K、R2=360 K、R3=10 K为输入侧直流电压检测部分，Q1~Q4为直流变换开关器件，Q5为负载投切控制开关,IGBT选用G40N60B3D。L1=L2=0.5mH为电路主电感，D1、D2为BUCK变换续流二极管，D3、D4为BOOST变换反关断二极管，R8=100K、R9=10K为输出直流侧电压检测部分，Ra为流经蓄电池电流的检测电阻，Rb为负载电流检测电阻。此外，主电路中还包括各滤波电容、功率器件的缓冲电路、蓄电池和负载等部分。
3.3风光互补系统的电源模块本文来自~文*论~文'网
内部电源模块的24V电源直接由主电路获得，当系统开始正常工作时，系统一边向负载和蓄电池供电，同时向内部电源模块供电，以保证控制部分的正常工作。而在系统的启动过程中，蓄电池将提供系统启动所需的电能，在系统开始正常工作后进行补充。
3.3.115V电压产生电路
15V电压产生电路如图3-4所示。该电路使用24V转15V的带隔离直流电源模块IB2415LS/D-2W，该模块体积小，工作稳定性好，应用灵活，
3-4 15V电压产生电路
很适合线路板上分布式电源系统中需要产生一组与输入电源隔离的电源的应用场合。系统共有三个该电源产生电路，用于提供功率开关IGBT的驱动电压，其中Q1、Q3由于发射极与输入电压不共地，所以需要单独提供驱动电源，Q2、Q4、Q5发射极基本处于同一电位，所以可共用一个驱动电源。
3.3.2±5V电压产生电路
±5V电压产生电路如图3-5所示。该电路使用24V转±5V的带隔离稳压的直流电源模块IA2405KS-1W，该模块温度特性好，且输出电压稳定纹波小，适合与线路板上产生与输入隔离的正负电源的场合。系统只有一个该电路结构，它的输出参考点和系统模拟地共在一起，用于向电流检测信号调理电路的运放提供所需的正负电源。
图3-5 5V电压产生电路3.3.35V电压产生电路
图3-6为数字3.3V电压产生电路，该电路由两个直流模块组成，先使用IB2405LS/D-2W将24V电压变为5V电压，再利用芯片LM3940将5V电压变为3.3V电压。LM3940使用时输入和输出侧必须要有滤波电容，否则无法正常工作。该电路主要向控制板的DSP及其外围电路和驱动芯片输入端进行供电。图3-6 数字3.3V电压产生电路图3-7是产生3.3V模拟电源的电路，利用小磁珠将数字3.3V和模拟3.3V、数字地和模拟地进行隔离，得到干净的模拟电源，作为运放输入的参考电压使用。图中DS为电源指示灯，R55为限流电阻，当系统上电后，DS发光表明供电模块正常。毕业论文
http://www.751com.cn图3-7 模拟3.3V电压产生电路
3.4检测模块
3.4.1电压检测电路
电压检测电路如图3-8所示，该系统直接利用电阻分压进行电压检测。分压电阻根据端电压的最大值大进行选取，当端电压为最大值时，使分压结果为3.3V即可。C为滤波电容，滤除高频噪声。D1、D2为限压保护二极管，当检测电压低于0V时，下管D2导通，将输出电压U牵制在0V，而当检测电压高于3.3V时，上管D1导通，从而将输出电压U牵制在了3.3V，所以输出电压U只在0V到3.3V之间，不会对DSP产生损坏。
3.4.2电流检测电路
电流检测电路如图3-9所示，利用一个采样电阻进行电流检测。Ra为50mΩ采样电阻，最大可通过5A电流，C为滤波电容。由于采样电阻很小，所以需要进行进一步的处理才能输入到DSP，图3-10为电流检测信号放大调理电路。该电路共有两级运放，由于所检测的蓄电池电流有正负之分，所以运放利用正负电源进行供电。电路选用双运放芯片OP284，该芯片具有供电电压范围宽，增益稳定，温漂小，带宽大，噪声小等特点，完全可以满足电路设计需要。
图3-8 电压检测电路 图3-9 电流检测电路
图3-10 电流检测信号放大调理电路
电路第一级为信号放大环节，设其增益为A1，输入为V1in，输出为V1out，则有： (3-1)
该环节放大电路将采样电阻检测得到的微小电压信号，放大为-3.3V~+3.3V的电压信号。由于DSP的输入只能是0V~3.3V的电压信号，所以需要偏置环节将前级放大信号调整到合适的范围，调理环节实际上就是给前级输出加一个直流偏置，将-3.3V~+3.3V的电压信号变换为0V~3.3V的电压信号。调理环节的输入为V1out，设其输出为V2in，则有(3-2)
第二级运放为电压跟随电路，设其输出为V2out，则有： (3-3)
该环节将调整好的电压信号直接输出，起缓冲稳压作用。
最后的环节是对信号进行滤波与保护，该环节的作用和电压检测电路中介绍的作用相同。
3.5驱动模块本文来自~文*论~文'网
由于DSP发出的PWM信号不能直接驱动IGBT工作，IGBT工作时需要+15V的开栅电压和低于0V的关栅电压，所以本文选用惠普公司专用驱动芯片HCPL3120。它是一种专门用于驱动IGBT的光耦隔离式集成驱动芯片，最高开关频率可达2MHz，输出驱动电压变化范围大，它可以驱动1200V/100A的IGBT。图3-11是该芯片的功能框图和真值表。当光耦导通时，如果所加电压VCC–VEE大于13.5V，芯片输出高电平VO=VCC–VEE，驱动IGBT开通；当光耦关断时，芯片输出低电平使IGBT关断。
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