光伏并网发电模拟装置报告

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1、光伏并网发电模拟装置摘要：本系统使用PWM控制器IR2112驱动四个IRF630组成的H桥，再通过LC滤波器实现直流到交流的逆变。整个变换器由C8051F330型单片机作为控制核心，通过对输出电压和频率的采样实现频率跟踪和最大功率点跟踪功能。DC-AC变换器的效率达到72%还实现了输入欠压和输出欠流保护功能。完成了基本部分要求。实际表明该设计方案结构简单、功耗低、动态性能好。关键词：SPWMC8051F330IR2112H桥Abstract:ThissystemusesthePWMcontrollerIR2112driverH-bridgeconsistingoffourIRF630,and

2、thenhadLCfiltertoachievethesameDCtoACinverter.TheconverterfromtheC8051F330MCUtypeasthecontrolcore,bysamplingtheoutputvoltageandfrequencytoachievefrequencytrackingandmaximumpowerpointtracking.DC-ACconverterefficiency72%，alsoachievedduetotheinputvoltageandoutputcurrentprotection.Thecompletionofthebas

3、icpartofourrequest.Actuallyshowsthatthedesignofsimplestructure,lowpowerconsumption,gooddynamicperformance.Keywords:SPWMC8051F330IR2112H-bridge14一、  系统方案选择与论证1.     主回路拓扑结构方案选择与论证方案一：推挽式拓扑结构推挽式逆变电路的拓朴结构如图1.1所示图1.1推挽式逆变电路推挽式方波逆变器的电路拓朴结构简单，两个功率管可共地驱动，但功率管承受开关电压为2倍的直流电压，因此适合应用于直流母线电压较低的场合。另外，变压器的利用率较低，

4、驱动感性负载困难。方案二：半桥式拓扑结构半桥式逆变电路的拓朴结构如图1.2所示：图1.2半桥式逆变电路半桥型逆变电路结构简单，由于两只串联电容的作用，不会产生磁偏或直流分量，非常适合后级带动变压器负载，当该电路工作在工频（50或者60HZ）时，电容必须选取较大的容量，使电路的成本上升，因此该电路主要用于高频逆变场合。方案三：全桥式拓扑结构单相全桥逆变电路也称“H桥”电路，其电路拓朴结构如图1.3所示：由两个半桥电路组成.功率开关元件Q1与Q4互补，Q2与Q3互补，当Q1与Q3同时导通时，负载电压U0=+Ud；当Q2与Q4同时悼通时，负载两端U0=-Ud，Q1Q3和Q2Q414轮流导通，负载两

5、端就得到交流电能。图1.3单相全桥式逆变电路综合上述，本系统选择方案三。2.     PWM控制芯片的选择方案一:TL494。TL494内有两个误差信号比较器，能同时实现电压模式和电流模式控制，但在本系统中不能发挥这一优势，且没有外部强制封锁端，不便于实现过压过流保护。方案二:SG3524。SG3524具有很高的温度稳定性和较低的噪声等级，具有欠压保护和外部封锁功能，能方便地实现过压过流保护，能输出两路波形一致、相位差为180°的PWM信号，有效地减少输出电流的纹波，适合于推挽拓扑电路。方案三:IR2112。IR2112是一种性能比较优良的PWM驱动集成芯片。具有独立的低端和高端输入通道，无

6、需扩展可直接用于小功率的变换器中，其内部高侧和低侧通道分别有欠压封锁保护功能。考虑到系统已经选用全桥式拓扑电路，而且要求有欠压和过流保护，我们选择IR2112作为SPWM信号控制芯片，内部具有过流检测端和自动封锁端，配合软件不需要搭建复杂的保护电路，还可以具有自恢复功能。二、主要硬件电路设计和参数计算1.     单片机控制电路的设计使用C8051F330型单片机，其有丰富的内部资源，包括本次设计用到的AD、DA和丰富的I/O口资源。用来采样输入输出电压电流值，控制输出电压具有频率跟踪和最大频率点跟踪功能，同时控制驱动电路。具体硬件电路见附录图1. 2.     输入整流滤波稳压电路设计为滤

7、除交流电源线上的外来干扰，同时能避免向外界发出噪声。在电源的输入端加了EMI滤波器。采用全桥整流和滤波电路，对经过220V／16V交流变压器的交流信号进行处理，最后得到稳定的+15V和+5V。分别供给IR2110和单片机使用。如图2.2所示：14图2.1输入整流滤波稳压电路3.  驱动电路图2.2主拓扑回路电路图驱动电路采用2片IR2112驱动4片MOSFET构成H桥控制电路,IR2112是IR公司生产的高压