太阳能电源逆变装置的设计

张英杰

摘要：本文中主要介绍了太阳能电源逆变装置的设计，其主要包括两大类电路，一是主电路，另一个是，检测保护电路。主电路主要包括：PWM波产生电路，驱动电路，逆变电路，DC/DC电路等；检测保护电路主要包括：欠电压电路，过电压电路，过电流电路，故障报警电路等。最后对该逆变电源进行了计算机仿真，验证了其可行性和有效性。

关键词：太阳能，电源，脉宽调制，全桥逆变

1 系统设计

本次设计的太阳能逆变电源主要是由PWM波产生电路，驱动电路，逆变电路，DC/DC电路等组成的主电路和由欠电压保护电路、过电压保护电路、过电流保护电路等电路组成保护电路构成。其总体框图如图2-1所示：

2 电源逆变装置的主电路的设计

2.1 PWM波的产生电路

这次设计中我们选用RC正弦波振荡电路。实用的正弦波振荡电路多种多样，我们采用RC桥式正弦波振荡电路，也称为文氏桥振荡电路。通过文氏桥振荡电路产生我们需要的正弦波，然后将此输出作为电压比较器的输入产生方波。我们可将前一级振荡电路的输出端作为过零比较器同向端的输入电压。当输入信号为正值时，经过比较器输出高电平，当输入电压为负值时，经过比较器输出低电平。这样一来我们就得到了需要的方波。即PWM波。

2.2 驱动电路

采用集成芯片IR2110驱动，其有驱动能力强、控制方便、电能利用效率高等优点，可以充分简化驱动电路的设计。

2.3 逆变电路的设计

本次设计是采用单相全桥式电路。此电路输出电流较大且电路的功耗较小的优点，它采用四个MOS管IRF460组成全桥式主电路，四路控制信号分别接G1和G2端、G3和G4端。

2.3 滤波电路的设计

采用LC滤波电路，一方面可以大大简化电路结构，实现滤波功能；另一方面，通过电感L和电容C适当匹配，可以使得输出电压相位和输入电压相位一致，方便电压相位的控制；此外LC的合理搭配还可以降低无功功率，抑制电压和电流的脉动。

2.4 变压电路的设计

由于经逆变电路逆变后出来为低压交流而我国民用标准电压为220V，频率为50HZ，即要求使其输出为交流220V，50HZ。 故而需要选用变压器对其进行升压处理。

3 保护电路的设计

3.1 电压保护电路的设计

3.1.1 过电压保护电路

当采样主电路中的输入的电压大于LM358的正向输入端的电压时，其LM358输出低电平，从而使发光二极管发亮，输出低电平给PWM波的产生电路，从而使PWM输出零电平。同时将低电平经过非门输入故障报警电路。

3.1.2 欠电压保护电路

当采样主电路中的输入的电压小于LM358的反向输入端的电压时，其LM358输出低电平，从而使发光二极管发亮，输出低电平给PWM波的产生电路，从而使PWM输出零电平。同时将低电平经过非门输入故障报警电路。

3.2 过电流保护电路

a）当经霍尔元件、整流、滤波后输出的电压大于所设定的电压（运算放大器的正输入端），则运算放大器输出低电平，使SR触发器的置数端 有效，从而SR触发器的 输出为低电平，从而使三极管基极为低电平，即三极管截止，从而三极管集电极输出高电平，使芯片IR2110的引脚端SD（关断）为高电平，从而达到保护的目的。

b）当经霍尔元件、整流、滤波后输出的电压小于所设定的电压（运算放大器的正输入端），则运算放大器输出高电平，使SR触发器的复位端 及置数端无效，从而SR触发器不动作，为原来的初始状态，电路正常工作。

c）在a中的情况出现时，三极管集电极输出高电平使芯片IR2110的引脚端SD（关断）为高电平的同时将其高电平输入故障报警电路使其工作。

3.3 故障报警电路的设计

在该电路中，当电路发生故障时，保护电路给故障报警电路输入电平信号，从而使该电路中的三极管导通，其集电极为低电平，使二极管发光，同时蜂鸣器开始鸣叫，从而起到对故障进行报警的作用。其中过电流保护从4端输入高电平，过电压与欠电压保护从10端与11端输入低电平。

4 小结

在充分研究逆变电源的成果的基础上，本文设计了小功率太阳能電源逆变装置。该逆变器主要由主电路和保护电路组成。经过理论分析和multisim仿真调试，验证了设计的可行性；获得了一定成果，但是由于学识水平、实践经验以及时间等的限制，在很多方面做得还不够完善，需要进一步加强。

参考文献

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