【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 變器輸出電壓的頻率成分以基頻50Hz和開(kāi)關(guān)頻率f=15KHz為主。選擇截至頻率為開(kāi)關(guān)頻率的1/10，即150Hz。這樣開(kāi)關(guān)頻率中更高頻的交流分量將被衰減40dB以上，.RL=220V/=88輸出濾波電容的容量為： （34）輸出濾波電感量為： （35）167。 保護(hù)電路設(shè)計(jì)為保證電力電子系統(tǒng)正常工作，除了合理設(shè)計(jì)電路之外，增設(shè)電路保護(hù)措施是很有必要的。這是因?yàn)樵谘b置實(shí)際運(yùn)行時(shí)，有許多隨機(jī)出現(xiàn)的干擾信號(hào)。這些干擾會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)工作不正常，甚至損壞系統(tǒng)。在電力電子系統(tǒng)中，功率開(kāi)關(guān)管的保護(hù)是必不可少的。功率開(kāi)關(guān)管是整個(gè)設(shè)備正常工作的核心部件，同時(shí)也是最容易受損壞的元件。而對(duì)于由蓄電池供電的逆變電源而言，蓄電池也需要有必要的保護(hù)，因?yàn)樾铍姵剡^(guò)度放電會(huì)損壞蓄電池本身。下面針對(duì)本文設(shè)計(jì)的逆變電源，闡述在設(shè)計(jì)中對(duì)開(kāi)關(guān)管和蓄電池采取的保護(hù)措施。在功率開(kāi)關(guān)管的保護(hù)整個(gè)裝置中，功率開(kāi)關(guān)管是最易損壞的元件，電路中出現(xiàn)的過(guò)流會(huì)導(dǎo)致其損壞，應(yīng)該具有相應(yīng)的過(guò)流保護(hù)。對(duì)于由蓄電池供電的逆變電源而言，蓄電池過(guò)度放電會(huì)損壞蓄電池本身，當(dāng)蓄電池電量不足時(shí)，應(yīng)該相應(yīng)欠壓保護(hù)。對(duì)于橋式逆變電路，如果發(fā)生橋臂直通短路或負(fù)載發(fā)生短路時(shí)，流過(guò)開(kāi)關(guān)管上的電流迅速增大，若不采取措施在很短的時(shí)間內(nèi)，功率開(kāi)關(guān)管被燒毀。短路與過(guò)載是兩種性質(zhì)不同的故障狀態(tài)，短路故障一經(jīng)出現(xiàn)，裝置就應(yīng)該立即停止工作，因?yàn)槎搪冯娏髟诤芏痰臅r(shí)間內(nèi)就會(huì)升到很高的幅值，可在瞬間損壞電路元件。對(duì)于短路故障必須立刻停機(jī)，這功能可以由串接在主功率回路中的快速熔斷器F2實(shí)現(xiàn)。與短路故障不同，系統(tǒng)短時(shí)的過(guò)載屬于正常工作狀態(tài)，如果過(guò)載一發(fā)生就停機(jī)則不利于系統(tǒng)的正常運(yùn)行。同時(shí)采用幾種過(guò)電流保護(hù)措施，提高可靠性和合理性，電子電路作為第一保護(hù)措施，快熔僅作為短路時(shí)的部分區(qū)段的保護(hù)，直流快速斷路器整定在電子電路動(dòng)作之后實(shí)現(xiàn)保護(hù)，過(guò)電流繼電器整定在過(guò)載時(shí)動(dòng)作。圖36 輸入輸出采樣電路如圖36所示，對(duì)于電路過(guò)載，設(shè)計(jì)中將取樣繞組，經(jīng)過(guò)整形、濾波間接檢測(cè)其電流是否過(guò)大，電壓取樣CY2直接輸入到滯環(huán)比較器LM393的同相輸入端（如圖37），其反相端為設(shè)定的參考電壓值。正常情況下，參考電壓值小于電壓采樣值，比較器輸出低電平，系統(tǒng)開(kāi)始正常工作。欠壓保護(hù)是為了保護(hù)蓄電池，直接通過(guò)分壓電阻采樣，得到輸入采樣電壓CY1，電壓取樣CY1直接輸入到滯環(huán)比較器LM393的反相輸入端（如圖37），其同相端為設(shè)定的參考電壓值。正常情況下，參考電壓值大于電壓采樣值，比較器輸出低電平，系統(tǒng)開(kāi)始正常工作。保護(hù)電路中，采用滯環(huán)比較器叫的作用是防止比較器的輸出在保護(hù)點(diǎn)附近反復(fù)跳動(dòng)。滯環(huán)寬度取為2V。系統(tǒng)才能夠恢復(fù)正常工作。圖37 欠壓過(guò)流保護(hù)電路第4章 系統(tǒng)調(diào)試167。 信號(hào)板電路的調(diào)試在設(shè)計(jì)中存在輸出濾波電感、功率變壓器、隔離變壓器、等磁性元件，隔離變壓器初次級(jí)之間存在寄生電容，高頻干擾信號(hào)通過(guò)寄生電容耦合到次級(jí)；功率變壓器由于繞制工藝等原因，原、次級(jí)耦合不理想而存在漏感，漏感將產(chǎn)生電磁輻射干擾，為了避免這些電磁干擾，我將基于SG3525的SPWM波形調(diào)制電路繪制在一張PCB板，不妨稱之為信號(hào)板；把H橋逆變電路及濾波、升壓繪制在另一張PCB板上。本章給出調(diào)試步驟及各測(cè)試點(diǎn)的波形。1. 在J1上接上+12V和12V電源，則電源指示發(fā)光二極管D1，D2應(yīng)該亮，測(cè)一下電流，+12V應(yīng)該在50mA左右，12V應(yīng)該在60mA左右，說(shuō)明電路基本正常。2. 用示波器測(cè)S1點(diǎn)，應(yīng)該看到正弦波，頻率在50Hz左右，若沒(méi)有波形（如圖41），則文氏邊路未起振，把R32()換成一個(gè)10K的滑動(dòng)變阻器，使其放大倍數(shù)略大于3，則可使S1點(diǎn)為12Vpp的正弦波，振蕩器就基本調(diào)好了。圖41 S1測(cè)試點(diǎn)正弦波振蕩器輸出波形3. U3A，U3B組成一個(gè)精密整流電路，其特點(diǎn)是，經(jīng)它整流的正弦饅頭波，失真很小，R15，R16，R17，R18的阻值一定要一致，否則，應(yīng)該看到饅頭波，饅頭波的幅度約在4Vpp（如圖42），一般大于11V就會(huì)出現(xiàn)削頂，這樣精密整流電路就調(diào)好了。圖42 S2整流電路輸出饅頭波4. 用示波器測(cè)S3點(diǎn)波形，也應(yīng)該是饅頭波（如圖43），再調(diào)滑變R33使饅頭波的谷點(diǎn)離開(kāi)直流底線2V，這樣，加法器電路就基本調(diào)好了，等接上H橋再細(xì)調(diào)。圖43 加法電路輸出饅頭波5. 主芯片SG3525的第9引腳輸出為測(cè)試點(diǎn)S4，用示波器觀察S4點(diǎn)的波形，看是否為SPWM波，此測(cè)試點(diǎn)應(yīng)為頻率15K的SPWM信號(hào)。6. 用一片NE5532即U1A、U1B組成一個(gè)50Hz同步方波發(fā)生電路。從文氏橋正弦波振蕩器過(guò)來(lái)的正弦波信號(hào)(約12Vpp值)，經(jīng)二個(gè)電壓比較器U1A、U1B后，產(chǎn)生二路帶死區(qū)時(shí)間的低頻同步波，電路中R1，R2決定二路方波的死區(qū)時(shí)間。用雙通道數(shù)字示波器觀察SS6兩測(cè)試點(diǎn)的波形（如圖44），應(yīng)該是互為反相的50Hz方波，其死區(qū)時(shí)間約為100μs。圖44 SS6測(cè)試點(diǎn)輸出的50Hz同步方波167。 信號(hào)板與H橋聯(lián)調(diào)1. 先把信號(hào)板上J2插頭用引線與逆變板連接起來(lái)。2. 這時(shí)用雙通道數(shù)字示波器觀查MOS管IRF540的G極波形（如圖4圖47），是否有高頻波死區(qū)延時(shí)2μs左右（如圖45）。圖45 H橋驅(qū)動(dòng)波形及高頻波延時(shí)3. 光伏電池(12V)可以用實(shí)驗(yàn)臺(tái)DG01上三相調(diào)壓輸出17Vpp值的交流電，經(jīng)整流橋，濾波得到12V左右的直流電（切忌用試驗(yàn)臺(tái)上+12V直接輸入，由于試驗(yàn)臺(tái)上的+12V線性穩(wěn)壓源最大輸出功率不足30W）用來(lái)模擬光伏電池。4. 把示波器的探頭打在10：1檔，夾在H橋AC輸出的二個(gè)端子上，再接上一點(diǎn)負(fù)載，接一個(gè)100W的220V的燈泡。5. 接通信號(hào)板電源，H橋應(yīng)該有正弦波輸出，燈泡會(huì)亮。6. 細(xì)調(diào)信號(hào)板上的R33，讓正弦波上下二個(gè)半波的過(guò)渡光滑自然，沒(méi)有階梯感；再調(diào)R35，慢慢調(diào)大，正弦波會(huì)出現(xiàn)削頂，再稍回調(diào)一點(diǎn)，讓正弦波頂部光滑自然，這樣整個(gè)系統(tǒng)就基本調(diào)試好了，觀察空載與帯載波形（如圖48）。圖46 H橋左上管和左下管的驅(qū)動(dòng)波形圖47 H橋左上管和右下管的驅(qū)動(dòng)波形167。 保護(hù)電路調(diào)試1. 欠壓保護(hù)測(cè)試：(1) 首先接一個(gè)100W的220V的燈泡，讓電路正常工作；(2) 調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的交流輸出大小，使得直流輸入降為10V，保護(hù)電路動(dòng)作，繼電器打開(kāi)，燈泡滅；(3) 使實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的交流輸出恢復(fù)，保護(hù)電路動(dòng)作，繼電器關(guān)閉，燈泡亮。2. 過(guò)流保護(hù)測(cè)試(1) 首先接一個(gè)500W的220V的燈泡，讓電路正常工作。(2) 由于設(shè)定的額定功率為500W，此時(shí)再并聯(lián)一個(gè)100W的燈泡，負(fù)載過(guò)重，電流過(guò)大，快速熔斷器F2燒斷，燈泡熄滅。圖48 空載波形（左）帶載波形（右）結(jié)　論逆變技術(shù)是現(xiàn)代電力電子技術(shù)領(lǐng)域里最活躍的一個(gè)研究方向，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)、國(guó)防和家用電器等生產(chǎn)和生活領(lǐng)域。傳統(tǒng)的逆變器絕大多數(shù)為方波逆變器和準(zhǔn)正弦波逆變器。這兩種逆變器雖然電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但輸出的電能質(zhì)量較差，諧波分量大。而數(shù)字化正弦波逆變器成本較高，因此，本文提出的這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，諧波畸變率低的正弦波實(shí)現(xiàn)方案。采用純硬件方式實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變器的控制以及各種保護(hù)功能，并通過(guò)仿真對(duì)各種控制方案進(jìn)行分析對(duì)比，最后制造了一臺(tái)樣機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，光伏電源逆變器輸出波形理想，直流環(huán)電壓波動(dòng)小。帶載時(shí)，逆變器輸出波形無(wú)大的畸變。由于脈寬調(diào)制芯片SG3525方法生成SPWM控制脈沖，逆變電路工作穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)表明本設(shè)計(jì)對(duì)于小功率正弦波逆變器具有輸出波形好、整機(jī)成本低、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。但是也有不足之處，采用工頻變壓器升壓使得設(shè)備體積重量大、笨重，攜帶不便，功率密度不高。為了適應(yīng)今后市場(chǎng)的發(fā)展，前級(jí)采用BOOST電路升壓，高頻逆變技術(shù)，后級(jí)逆變環(huán)節(jié)采用全橋電路，從而實(shí)現(xiàn)了直流輸入，標(biāo)準(zhǔn)市電輸出。采用高頻升壓變換、然后再全橋逆變是今后研究的方向。參考文獻(xiàn)[1] 熊娥. 光伏獨(dú)立逆變電源的研究[碩士學(xué)位論文]. 武漢理工大學(xué), 武漢, 2009: 128130[2] 高嵩. 獨(dú)立式光伏逆變電源的研究[碩士學(xué)位論文]. 北京交通大學(xué), 北京, 2008: 28[3] 謝嘉奎, 宣月清, 馮軍. 電子線路線性部分. 北京: 高等教育出版社, 1999: 5660[4] 童詩(shī)白, 華成英. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京: 高等教育出版社, 2003[5] 閻石. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京: 高等教育出版社, 2004: 5060[6] 劉星平. 采用脈寬調(diào)制器SG3525控制的新型單相交流調(diào)壓電路. 機(jī)床電器, 2002, 第2卷 第2期: 23[7] 李國(guó)彬. 基于脈寬調(diào)制器SG3525的一種新型車載電源設(shè)計(jì). 電子器件, 2007, 第30卷 第2期:89[8] 黃毛毛, 張有生. 單相逆變器電源的研制. 科技廣場(chǎng), [9] 王海. 基于SG3525的單極性SPWM控制電路. 電源技術(shù)應(yīng)用, 2007, 第10卷 第9期: 56[10] 石新春, 陳雷, 張玉平. 雙極性SPWM調(diào)制的單相工頻正弦波逆變器的設(shè)計(jì). 通信電源技術(shù), 2008, 第25卷 第4期: 34[11] 竇偉. 數(shù)字化控制DC/AC正弦波電源[碩士學(xué)位論文]. 四川大學(xué), 成都, 2004: 1516[12] 陳永真, 韓梅, 陳之勃. 全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽硬件電路設(shè)計(jì)精解. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2009: 129130[13] 林珊. 太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)研究[碩士學(xué)位論文]. 廣東工業(yè)大學(xué), 廣州, 1999: 45[14] [15] 任致程. 經(jīng)典晶體管電子線路 300例. 北京: 機(jī)械工業(yè)出社, 2004. 101110[16] 《中國(guó)集成電路大全》編寫(xiě)委員會(huì). 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Our country used this technical standard in the early1990s introduction, before this uses the honeyb simulation migration technology, namely the first generation of GSM technology (on December 31, 2001 our country has closed simulation migration network). At present, China moves, China Uni to have a GSM net respectively, for world biggest mobile munication network. GSM system including GSM 900:900 MHz, GSM1800:1800MHz and GSM1900:1900MHz and so on several frequency bands. GSM (whole world mobile munication system) is one kind widely a