【文章內容簡介】 充電。如此往復，振蕩不止。根據充放電電荷平衡原理得：IRt0=UiRT (27)輸出脈沖頻率為：基本原理：將被測電壓轉換成與其成比例的脈沖寬度的差。圖26脈寬調制式原理圖工作原理：積分器：輸入有被測Ux、基準177。Ur、方波節(jié)拍177。Uc；輸出電壓U0。比較器：積分器輸出U0與零電平比較。邏輯控制電路控制電子開關：當U00時，電子開關接+Ur；當U00時，電子開關接 Ur，形成負反饋系統。177。Uc方波發(fā)生器：由時鐘脈沖經分頻控制，周期為工頻周期的整數倍，以提高抗干擾能力；幅值滿足Uc︱Uxmax︱+︱Ur︱,以保證節(jié)拍方波對調寬周期的控制，兵士系統穩(wěn)定性和比較器不靈敏區(qū)影響減小。根據積分電容充放電電量相等得：當R1=R2時，有Ux=T2T1TUR (210)式中節(jié)拍周期T=T1+T2為常數（其中T1為+Ur計入時間，T2為Ur計入時間）。第3章 風光互補系統的數據測量系統設計數據測量系統是采用數字式的電壓表和電流表測量風光互補發(fā)電系統的發(fā)電電壓和發(fā)電電流。數字式的表頭相比于指針式的表頭，可以更加方便的讀出被測數據，在工程實踐中比較實用，而精度相對差一些，但足以滿足測量系統的誤差要求，所以采用數字式電壓表電流表。因此數據測量系統分為兩個部分：測量部分和供電部分。測量部分主要功能就是測量風光互補發(fā)電系統的發(fā)電電流和發(fā)電電壓，是數據測量系統的核心部分；供電部分的主要功能是給數字式電壓表和電流表提供電源，是整個測量系統正常工作的基礎。首先，被測電壓信號進入A/D轉換器，FPGA中控制信號模塊發(fā)出控制信號，啟動A/D轉換器進行轉換，其采樣得到的數字信號數據在相應的碼制轉換模塊中轉換為顯示代碼。最后譯碼驅動模塊發(fā)出顯示控制與驅動信號，驅動外部的LCD模塊顯示相應的數據。通過外部的鍵盤，可以手動對系統進行復位控制和檔位選擇，不同的檔位決定不同的電壓輸入范圍，在程序中實現自動轉換?；竟ぷ髟砜驁D如下圖所示。圖31 電壓表系統工作原理圖試驗中，我們所建立的光伏發(fā)電系統的發(fā)電電壓為060V，發(fā)電電流為020A，根據要求，所選取的電壓表信息如下：表31 電壓表生產廠家型號電源規(guī)格蘇菲爾儀器SF5135DVDC 5VDC 200V圖32數字電壓表電流實際測量的是物理量也是電壓。所以不能直接將電流表串接到光伏板的發(fā)電電路中，因為發(fā)電電流過大，遠遠超過電流表允許通過電流的范圍，所以需要一個分流器，將電流表并聯在分流器兩端，測量分流器電壓，分流器兩端電壓與電流表的讀數線性變化，從而實現測量回路中的電流?；倦娐穲D如下圖所示：圖33 電流表原理圖試驗中，我們所建立的光伏發(fā)電系統的發(fā)電電壓為060V，發(fā)電電流為020A，根據要求，所選取的電流表信息如下：表32 電流表生產廠家型號電源規(guī)格蘇菲爾儀器SF5135V5VDC 20A/75mV圖34 數字電流表選擇與電流表表頭相對應的分流器，其規(guī)格為 DC 20A/75mV。當分流器兩端的電壓為0V時，電流表讀數為0A；當分流器兩端的電壓為75mV時，電流表讀數為20A，呈線性變化。測量部分中所采用的電流表和電壓表的額定工作電壓均是DC 5V，所以供電部分就要為其提供DC 5V的電源。通常可以把AC 220V轉換為DC 5V，為電壓表和電流表供電。但考慮到風光互補發(fā)電系統工作的場所，有的地方缺少市電的、人煙稀少的地方，所以把AC 220V轉換為DC 5V就行不通了。因此，可以把風光互補發(fā)電系統作為供電電源，即風光互補發(fā)電系統不僅是測量系統測量發(fā)電電流和發(fā)電電壓的對象，也為測量系統提供DC 5V電源。此時，測量系統也會消耗風光互補發(fā)電系統的一部分電能，但它所消耗的功率很小，與其他負載所消耗的電功率相比，可忽略不計，不影響風光互補發(fā)電系統的發(fā)電量。最后為了系統能夠更加穩(wěn)定工作，將上述兩種供電模式相結合為測量系統供電，兩種供電模式可自由切換。 LM7805三端穩(wěn)壓器LM7805 系列3端正穩(wěn)壓電路,一般使用的是TO220 封裝，能提供DC 5V固定的輸出電壓，應用范圍廣。內含過流、過熱和過載保護電路。帶散熱片時，輸出電流可達1A。雖然是固定穩(wěn)壓電路，但使用外接元件，可獲得不同的電壓和電流[9]。圖35a LM7805外形及引腳排列 圖35b LM7805功能框圖 AC 220V轉換為DC 5V作為供電電源工作原理如下圖：圖36 AC 220V轉換為DC 5V作為供電電源工作原理圖從圖37的電路圖看，220V的交流電通過一個220V轉9V的變壓器，轉變?yōu)?V的交流電。在變壓器后面，由全橋整流模塊，將9V的交流電整流為直流電。整流后就得到一個電壓波動很大的直流電源，所以在這里接一個330uF/25V的電解電容。電容C1后面并聯了1kΩ的電阻R1和一個發(fā)光二極管，電阻R1的作用是防止發(fā)光二極管被燒壞，發(fā)光二極管的作用是顯示電路的工作狀態(tài)，二極管亮時電路正常工作。變壓器輸出端的9V電壓經橋式整流并電容濾波，在電容C1兩端大約會有11V多一點的電壓，假如從電容兩端直接接一個負載，當負載變化或交流電源有少許波動都會使C1兩端的電壓發(fā)生較大幅度的變化，因此要得到一個比較穩(wěn)定的電壓，在這里接一個三端穩(wěn)壓器的元件。因為需要輸出5V的電壓，所以選用LM7805穩(wěn)壓芯片。7805前面的字母可能會因生產廠家不同而不同。LM7805最大可以輸出1A的電流，內部有限流式短路保護，短時間內，例如幾秒鐘的時間，輸出端對地（2腳）短路并不會使7805燒壞。三端穩(wěn)壓器后面即一個105電容（1μF），這個電容具有濾波和阻尼的作用。濾波可以濾除交流噪聲使輸出電流更平穩(wěn)，阻尼可以減小電源內部高頻內阻。最后在C2兩端接一個輸出電源的插針，就可以用于與負載相連，提供5V直流電。 圖37 AC 220V轉DC 5V電路圖 圖38a 試驗AC 220V轉DC 5V（不工作） 圖38b 試驗AC 220V轉DC 5V（工作）說明：發(fā)光二極管亮時，電路正常工作輸出電壓為5 V；發(fā)發(fā)光二極管不亮時，輸出電壓為0 V。 LM2576開關型降壓穩(wěn)壓器LM2576系列的穩(wěn)壓器是是單片集成電路，能提供降壓開關穩(wěn)壓器（buck）的各種功能，能驅動3A的負載，有優(yōu)異的線性和負載調整能力。，5V，12V，15V，還有可調整輸出的型號。這些穩(wěn)壓器內部含有一個頻率補償器和將外部元件的數目減到最少，使用簡便。在指定輸入電壓和輸出負載條件下保證輸出電壓的177。4%誤差，以及振蕩器頻率的177。10%誤差，還包括外部的斷開電路，特征有50μA待機電流[10]。特點： ①，5V，12V，15V，和可調節(jié)輸出的型號； ②（HV型號57V）最大177。4%； ③； ④輸入電壓范圍廣，40V至HV型號的60V（LM2576最大電源電壓為45V，LM2576HV最大電源電壓為63V）； ⑤需要4個外部器件支持； ⑥52kHz固定頻率內部震蕩器。圖39a LM2576外形及引腳排列圖39b LM2756內部電路圖工作原理如下圖：圖310風光互補發(fā)電系統作為供電電源工作原理圖從圖311的電路看，光伏板可以提供最大為60V的電壓，所以需要將60V的直流電降壓為5V輸出。在光伏板后面，先要并聯一個電解電容Cin作為輸入電容。這個電容是一個加在輸入端和地之間的低等效電阻（Low ESR）的鋁或鉭旁路電容，它可以防止在輸入端出現過大的瞬態(tài)電壓，同時為LM2576 在每次開關時提供瞬態(tài)電流。對輸入電容而言，最重要的參數是耐壓和均方根電流（紋波電流）。在最大環(huán)境溫度為40℃時。根據以上要求同時參考LM2576說明書中給出的典型應用的例子——可調節(jié)輸出電壓電路，選擇100μF、耐壓75V的鋁電解電容作為輸入電容。在輸入電容后經LM2576HVADJ芯片，實現降壓。 LM2576HVADJ芯片的輸入電壓為060V，最大輸入電壓為63V。（LM2576ADJ芯片的輸入電壓為040V，最大輸入電壓為45V。在試驗中，輸入電壓為11V，考慮到節(jié)約試驗成本，用LM2576ADJ代替LM2576HVADJ進行試驗）。輸出電壓由以下公式確定：VOUT=VREF(1+R2R1) (31)R2=R1(VOUTVREF1) (32)其中，VREF=，R2為可調電阻?？梢酝ㄟ^調節(jié)R2來調節(jié)輸出電壓的大小。例如，當R1=，R2=，輸出電壓VOUT=5V。LM2576HVADJ芯片有5個引腳：1 腳Vin—輸入電壓端，2腳OUTPUT—穩(wěn)壓輸出端，3腳GND—接地端，4腳 FEEDBACK—反饋端，5腳ON/OFF—控制端。5腳輸入電平可用于控制LM2576的工作狀態(tài)。5腳輸入電平與TTL電平兼容。當輸入為低電平時，LM2576正常工作；當輸入為高電平時，LM2576停止輸出并進入低功耗狀態(tài)。在LM2596的應用中，需要一個吸納二極管來為電感電流（當開關閉合時）提供通路，這必須是一個快速二極管且要靠近LM2596，管腳要短、相連接的導線也要短。由于肖特基二極管開關速度快、正向壓降小，所以，使用中其性能很好，特別是在輸出電壓低的應用中（5V）。所以選擇肖特基二極管D1 MBR360。LM2576ADJ芯片后的電感L1為儲能電感。在多數情況下，LM2576ADJ芯片為連續(xù)工作模式，它能夠提供更大的輸出功率，同時，峰值開關電流、電感電流、二極管電流和輸出紋波電壓很小。但是，這就需要更大的電感以維持流過電感中的電流的連續(xù)性，尤其是在輸出負載電流小或輸入電壓高的情況下。參考LM2576說明書中給出的典型應用的例子——可調節(jié)輸出電壓電路，選擇100μH的電感。輸出電容COUT是用來對輸出濾波以及提供調整器環(huán)路的穩(wěn)定性的。必須使用小阻抗或低等效電阻（LOW ESR）的電解電容或固態(tài)鉭電容。如果電容的ESR太小，就有可能使反饋環(huán)路不穩(wěn)定，導致輸出端振蕩。若電容值太大，反而會在某些情況（負載開路、輸入端斷開）對器件造成損害。參考LM2576說明書中給出的典型應用的例子——可調節(jié)輸出電壓電路，選擇1000μF、耐壓25V的鋁電解電容作為輸出電容。最后在C2兩端接一個輸出電源的插針，就可以用于與負載相連，按公式（31）和（32）調節(jié)R2的大小，就能提供5V直流電。圖311 風光互補發(fā)電系統作為供電電源電路圖圖312 DC 60V電降壓DC 5V