【文章內容簡介】 充電。如此往復，振蕩不止。根據(jù)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(tǒng)。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(shù)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(tǒng)穩(wěn)定性和比較器不靈敏區(qū)影響減小。根據(jù)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(shù)（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(tǒng)的數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)設計數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)是采用數(shù)字式的電壓表和電流表測量風光互補發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電電壓和發(fā)電電流。數(shù)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(shù)據(jù)，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(tǒng)的誤差要求，所以采用數(shù)字式電壓表電流表。因此數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)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(tǒng)的發(fā)電電流和發(fā)電電壓，是數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)的核心部分；供電部分的主要功能是給數(shù)字式電壓表和電流表提供電源，是整個測量系統(tǒng)正常工作的基礎。首先，被測電壓信號進入A/D轉換器，F(xiàn)PGA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(shù)字信號數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。通過外部的鍵盤，可以手動對系統(tǒng)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(xiàn)自動轉換?；竟ぷ髟砜驁D如下圖所示。圖31 電壓表系統(tǒng)工作原理圖試驗中，我們所建立的光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電電壓為060V，發(fā)電電流為020A，根據(jù)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(shù)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(lián)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(shù)線性變化，從而實現(xiàn)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(tǒng)的發(fā)電電壓為060V，發(fā)電電流為020A，根據(jù)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(shù)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(shù)為0A；當分流器兩端的電壓為75mV時，電流表讀數(shù)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(tǒng)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(tǒng)作為供電電源，即風光互補發(fā)電系統(tǒng)不僅是測量系統(tǒng)測量發(fā)電電流和發(fā)電電壓的對象，也為測量系統(tǒng)提供DC 5V電源。此時，測量系統(tǒng)也會消耗風光互補發(fā)電系統(tǒng)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(tǒng)的發(fā)電量。最后為了系統(tǒng)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(tǒng)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(lián)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(shù)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(tǒng)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(lián)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(xiàn)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(shù)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(jù)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(xiàn)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。可以通過調節(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(shù)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(tǒng)作為供電電源電路圖圖312 DC 60V電降壓DC 5V