光伏逆变器设计专业技术方案

1、光伏逆变器设计方案基于光伏并网逆变器的基本原理和控制策略， 设计了并网型逆变器的 结构，其采用了内置高频变压器的前后两级结构， 即前级DC/DC高频 升压，后级DC/AC工频逆变。该设计模式具有电路简单、性能稳定、 转换效率高等优点。在能源日益紧张的今天，光伏发电技术越来越受到重视。太阳能电池 和风力发电机产生的直流电需要经过逆变器逆变并达到规定要求才 能并网，因此逆变器的设计关乎到光伏系统是否合理、高效、经济的 运行。1、光伏逆变器的原理结构光伏并网逆变器的结构如图1所示，主要由前级DC/DC变换器和后级 DC/AC逆变器构成。其基本原理是通过高频变换技术将低压直流电变 成高压直流电，然后通

2、过工频逆变电路得到220V交流电。这种结构具有电路简单、逆变电源空载损耗很小、输出功率大、逆变效率高、 稳定性好、失真度小等优点。池rvr/Dr_ -倉尬血ntiJ刚凤左电机T踩必履1SC3525'MS32O.an2.on.图1光伏逆变器结构图 逆变器主电路如图2所示°DC/DC模块的控制使用SG3525芯片。SG3525 是双端输出式SPW脉宽调制芯片，产生占空比可变的 PWI波形用于 驱动晶闸管的门极来控制晶闸管通断，从而达到控制输出波形的目 的。作为并网逆变器的关键模块，DC/AC模块具有更高的控制要求，本设 计采用TI公司的TMS320F24作为主控芯片，用于采集电网

3、同步信号、 交流输入电压信号、调节IGBT门极驱动电路脉冲频率，通过基于DSP 芯片的软件锁相环控制技术，完成对并网电流的频率、相位控制，使 输出电压满足与电网电压的同频、同相关系。滤波采用二阶带通滤波器，是有源滤波器的一种，用于传输有用频段 的信号，抑制或衰减无用频段的信号。其可以有效地滤除逆变后产生 的高频干扰波形，使逆变后的电压波形达到并网的要求。图2逆变器主电路2、DC/DC控制模块SG3525是专用于驱动 N沟道功率MOSFE的PWM控制芯片。SG3525的 输出驱动为推拉输出形式，可直接驱动MOST；内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM存器，具有过流保护功能，频率可调， 同

4、时能限制最大占空比。其2个输出分别接2个MOS管控制其开断, 为了提咼对推挽式DC/DC高频升压过程有效的控制，提咼频宽调制的 准确性，相应设计了检测电路，检测输出电流、电压，然后反馈到控 制芯片。检测电路包括偏磁检测电路、电压反馈采样电路、电流反馈 采样电路。SG3525空制模块结构如图3.图3 SG3525主控芯片框图3、DC/AC控制模块3.1 TMS320F240控制核心TMS320F24是美国TI公司的定点式数字信号处理器芯片，硬件架构 以16位为基本数据处理单元，它集成了高性能 DSP内核，并且有着 丰富的外设功能，处理速度快。DSF系统的外围电路包括时钟电路、 复位电路、电源电路

5、等，配合各种信号检测电路、驱动电路，以达到 对逆变系统的波形控制、脉宽调制、故障保护等要求，其结构图如图塔行urn及保护时钟 M fi:片外I/O n扩展片内储存器扩股巨找逻蔔及扩展FWM幷沖输HI图4 TMS320F24C主控芯片框图 3.2电压和电流检测电路(1)电网电压过零检测电路逆变后交流电的电压必须与电网电压同相、同频才能并网，因此要对输出电压进行锁相控制。由于输出的电压信号为正弦波，而控制芯片 只能识别TTL电平信号，因此需要一个电路将正弦波信号转换为控制 芯片可以识别的TTL电平信号。本设计中用LV25P电压传感器，将电 网电压采集并转换成与电网电压等相位的低电压脉冲信号，经过一

6、组比较器电路，可以输出一组与电网电压同相的低压方波信号。当被检测的电网电压超过零点，则输出高电平。电网电压过零检测电路如图 5所示。图5电网电压过零检测电路电网电压过零检测电路得到的方波信号,经过双施密特反相电路将信号送到DSP芯片的捕获引脚上，捕获单元在检测到上升沿时触发中 断，进行锁相。(2交流电流检测电路 交流电流检测电路使用CSM300LT闭环式电流传感器，如图 6.CSM300LT是应用霍尔效应闭环原理的电流传感器，在电隔离条件 下测量交流电流。当交流电通过传感器时，传感器将电流信号转换成 电压信号送给信号调理电路，经处理后输入到DSP芯片的管脚。调理+15V-13V电路由RC滤波电

7、路和二组集成运放隔离电路组成。+15V图6交流电流检测电路 4、辅助电源逆变器的控制电路、信号采集电路及开关管驱动电路等需要不同的适应电源，因此需要一个独立的电源为其供电。 所设计辅助电源输出的 电压分别为+ 15V 15V、+ 5V三种，采用单端反激式 DC/DC拓扑 结构，运行稳定、可靠，辅助电源电路的基本电路如图7所示。图7单端反激式辅助电源5、有源滤波有源滤波采用二阶带通滤波器，它是由运算放大器和阻容元件组成的 一种选频网络，用来滤除逆变过程中产生的高次谐波， 其原理是通过 设置电路参数允许某一个通频带范围内的信号通过，而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减或抑制，如图8.www. u icom图8二阶带通滤波器通带坞益_RA+Rfup R.RiCB小 1B=<ReRsRi品质因齣6结束语光伏发电作为新能源开发利用的重要