【正文】 作為輸出并網(wǎng)電流的給定頻率，并且在電網(wǎng)電壓每次過零時(shí)使輸出并網(wǎng)電流復(fù)位。由此形成了給定輸出并網(wǎng)電流頻率的正反饋， 使得負(fù)載電壓的頻率很快超過頻率保護(hù)的上、下限值，從而使系統(tǒng)有效檢測(cè)出市電脫網(wǎng)。 本文的工作本文主要研究了太陽能電源逆變裝置的設(shè)計(jì)，其主要工作有：第一章緒論中介紹了目前太陽能電源的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r；第二章介紹了本設(shè)計(jì)的大致方案；第三章介紹了PWM的產(chǎn)生與形成原理；第四、五章介紹了各個(gè)單元電路的設(shè)計(jì)及原理；第六章介紹了一些相關(guān)單元電路的仿真。3 PWM波形工作原理 PWM波形的基本原理 在采樣控制理論中有一個(gè)重要的結(jié)論:沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。這里所說的效果基本相同，指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。例如圖31所示的三個(gè)窄脈沖形狀不同，圖31a為矩形脈沖，圖31b為三角形脈沖，圖31c為正弦半波脈沖，但它們的面積(即沖量)都等于1，那么，當(dāng)他們分別加在具有慣性的同一個(gè)環(huán)節(jié)上時(shí)，其輸出響應(yīng)基本相同。當(dāng)窄脈沖變?yōu)閳D21d的單位脈沖函數(shù)δ(t)時(shí)，環(huán)節(jié)的響應(yīng)即為該環(huán)節(jié)的脈沖過渡函數(shù)。下面分析如何用一系列等幅而不等寬的脈沖代替一個(gè)正弦半波，把圖32a所示的正弦半波波形分成N等份，就可把正弦半波看成由N個(gè)彼此相連的脈沖所組成的波形。如果把上述脈沖序列用同樣數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖序列代替，使矩形脈沖的中點(diǎn)和相應(yīng)正弦等分的中點(diǎn)重合，且使矩形脈沖和相應(yīng)正弦部分面積(沖量)相等，就得到圖32b所示的脈沖序列?？梢钥闯?，各脈沖的寬度是按正弦規(guī)律變化的。對(duì)于正弦波的負(fù)半周，也可以用同樣的方法得到PWM波形。在PWM波形中，各脈沖的幅值是相等的，要改變等效輸出正弦波的幅值時(shí)，只要按照同一比例系數(shù)改變上述脈沖的寬度即可。通常采用等腰三角形作為載波，因?yàn)榈妊切紊舷聦挾扰c高度成線性關(guān)系且左右對(duì)稱，當(dāng)它與任何一個(gè)平緩變化的調(diào)制信號(hào)波形相交時(shí)，如在交點(diǎn)時(shí)刻控制電路中開關(guān)器件的通斷，就可以得到寬度正比于信號(hào)波幅值的脈沖，這正好符合PWM控制的要求。一般根據(jù)三角波載波在半個(gè)周期內(nèi)方向的變化，又可以分為兩種情況。 SPWM波的生成與原理分析 自然采樣法生成SPWM波自然法生成SPWM波又稱模擬電路法生成SPWM波，通常用模擬比較器比較生成SPWM波，如果用信號(hào)正弦波作為比較器的同相端輸入信號(hào)，三角載波作為比較器的反相端輸入信號(hào)，便實(shí)現(xiàn)了自然法生成SPWM波，如圖33所示，比較器輸出經(jīng)死區(qū)形成電路即可生成帶死區(qū)的SPWM波。 圖33自然采樣法生成SPWM波 規(guī)則采樣法生成SPWM波規(guī)則采樣法是從自然采樣法演變而來的，它由經(jīng)過采樣的正弦波(實(shí)際上是階梯波)與三角波相交，由交點(diǎn)得出脈沖寬度。圖中的為正弦調(diào)制波，為三角形載波。通過和的比較，獲取SPWM 控制信號(hào)來控制圖36主電路中開關(guān)元件的導(dǎo)通或關(guān)斷，IGBT 的通/斷發(fā)生在和的交點(diǎn)時(shí)刻。在的正半周期間，給T1始終施加開通控制信號(hào)，使其始終保持導(dǎo)通狀態(tài)，使TT3始終保持關(guān)斷狀態(tài)，只控制T4。圖35 單極性PWM控制原理在的負(fù)半周，使T3保持始終受控導(dǎo)通狀態(tài)，使TT4一直保持關(guān)斷，只控制T2。這種調(diào)制方式中，在調(diào)制波的正、負(fù)半個(gè)周期內(nèi)，三角形載波只在一個(gè)方向變化，輸出電壓也只在一個(gè)方向變化。其中的為基波分量的波形，與正弦調(diào)制電壓的形狀相同。像這種在的半個(gè)周期內(nèi)三角形載波只在單一的正極性或負(fù)極性范圍內(nèi)變化，所得到的SPWM 波形也只在單個(gè)極性范圍變化的控制方式稱為單極性SPWM 控制方式。其控制和輸出波形如圖36所示。但的波形與單極性時(shí)有明顯的不同，在的半個(gè)周期內(nèi)，三角波載波不再是單極性的，而是有正有負(fù)的雙極性三角波。當(dāng)時(shí)，同時(shí)給T1和T4導(dǎo)通信號(hào)，給T2和T3關(guān)斷信號(hào)，此時(shí)若，則T1和T4導(dǎo)通，若，則Dl和D4導(dǎo)通，兩種情況下輸出電壓均為；當(dāng)時(shí)，給T2和T3導(dǎo)通信號(hào)，給Tl和T4關(guān)斷信號(hào)，若此時(shí)，則T2和T3導(dǎo)通，若，則D2和D3導(dǎo)通，兩種情況下輸出電壓均為。主電路的輸出電壓波形如圖36所示，其幅值只有、兩種。從以上的分析可見，單相橋式電路既可采取單極性調(diào)制，也可采用雙極性調(diào)制。 圖36 雙極性SPWM控制原理(2) 同步調(diào)制與異步調(diào)制在PWM逆變電路中，載波頻率fc與調(diào)制信號(hào)頻率fr之比N= fc/fr。 a) 異步調(diào)制載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)不保持同步關(guān)系的調(diào)制方式稱為異步方式。固定不變，因而載波比N是變化的。當(dāng)調(diào)制信號(hào)頻率較低時(shí)，載波比N較大，半周期內(nèi)的脈沖數(shù)較多，正負(fù)半周期脈沖不對(duì)稱和半周期內(nèi)前后1/4周期脈沖不對(duì)稱的影響都較小，輸出波形接近正弦波。因此，在采用異步調(diào)制方式時(shí)，希一望盡量提高載波頻率，以使在調(diào)制信號(hào)頻率較高時(shí)仍能保持較大的載波比，改善輸出特性。在基本同步調(diào)制方式中，調(diào)制信號(hào)頻率變化時(shí)載波比N不變。4 電源逆變裝置的主電路的設(shè)計(jì) 主電路的組成該電源逆變裝置的主電路主要包括：SPWM波的產(chǎn)生、驅(qū)動(dòng)電路、DC/DC電路、逆變電路、整流濾波電路等。方案的選擇：經(jīng)比較，驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)應(yīng)選擇方案二。選用DC/DC及芯片78L05，通過此使其輸出不同電壓。 逆變電路方案一：a） 概述：半橋式。方案二：a） 概述：全橋式。優(yōu)點(diǎn)：采用此方案可以使電路結(jié)構(gòu)清晰，輸出有效值增加（為半橋式的2倍），輸出電流較大，且電路的功耗較小。采用RC濾波電路，可以簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)，能夠?yàn)V掉絕大部分無關(guān)的雜波，得到比較準(zhǔn)確的輸出電壓波形，然而由于電容的加入，增加了系統(tǒng)的無功功率，電阻還會(huì)消耗一部分功率，且輸出電壓的相位有一定的偏移，這使得相位難于控制，故不采用此方案。采用LC濾波電路，一方面可以大大簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)濾波功能；另一方面，通過電感L和電容C適當(dāng)匹配，可以使得輸出電壓相位和輸入電壓相位一致，方便電壓相位的控制；此外LC的合理搭配還可以降低無功功率，抑制電壓和電流的脈動(dòng)，故采用此方案。 SPWM波的產(chǎn)生設(shè)計(jì) EG8010的簡(jiǎn)單介紹對(duì)于該SPWM波產(chǎn)生單元電路，：圖41 EG8010芯片管腳圖引腳26：VCC 芯片的+5V 工作電源端 引腳3,12：GND 芯片的地端 引腳1：DT1 引腳2：DT0 DT1,DT0 是設(shè)置 PWM 輸出上、下 MOS 管死區(qū)時(shí)間： “00”是300nS 死區(qū)時(shí)間； “01”是500nS 死區(qū)時(shí)間； “10” 死區(qū)時(shí)間； “11” 死區(qū)時(shí)間 引腳4：RXD 串口通訊數(shù)據(jù)接收端 引腳5：TXD 串口通訊數(shù)據(jù)發(fā)送端 引腳6：SPWMEN SPWM 輸出使能端，“1”是啟動(dòng)SPWM 輸出，“0”是關(guān)閉SPWM輸出 引腳7：FANCTR 外接風(fēng)扇控制，當(dāng) TFB引腳檢測(cè)到溫度高于 45℃時(shí)，輸出高電平“1”使風(fēng)扇運(yùn)行，運(yùn)行后溫度低于 40℃時(shí)，輸出低電平“0”使風(fēng)扇停止工作 引腳8：LEDOUT 外接 LED 報(bào)警輸出，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)輸出低電平“0”點(diǎn)亮 LED 正常：長亮 過流：閃爍 2 下，滅 2 秒，一直循環(huán) 過壓：閃爍 3 下，滅 2 秒，一直循環(huán) 欠壓：閃爍 4 下，滅 2 秒，一直循環(huán) 過溫：閃爍 5 下，滅 2 秒，一直循環(huán) 引腳9：PWMTYP PWM 輸出類型選擇 “0”是正極性 PWM 類型輸出，應(yīng)用于高電平有效驅(qū)動(dòng) IR2110 等驅(qū)動(dòng)器件，即引腳 SPWMOUT 為高電平打開功率 MOS 管 “1”是負(fù)極性 PWM 類型輸出，應(yīng)用于低電平有效驅(qū)動(dòng) TLP250 內(nèi)部二極管陰極等光耦器件，即引腳 SPWMOUT為低電平打開功率 MOS 管 應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)可參考典型應(yīng)用電路圖，根據(jù)驅(qū)動(dòng)器件合理配置該引腳狀態(tài)，否則不一致情況會(huì)導(dǎo)致上、下功率 MOS 管同時(shí)導(dǎo)通現(xiàn)象 引腳10：OSC1 12M 晶體振蕩器引腳 1 引腳11：OSC2 12M 晶體振蕩器引腳 2 引腳13：VFB 正弦波輸出電壓反饋輸入端 引腳14：IFB 負(fù)載電流反饋輸入端 引腳15：TFB 溫度反饋輸入端 引腳16： FRQADJ/ VFB2 功能復(fù)用腳，調(diào)頻模式時(shí)（單極性調(diào)制）作為調(diào)頻電壓 05V輸入，雙極性調(diào)制時(shí)作為右橋臂輸出電壓反饋輸入端 引腳17：VREF 芯片內(nèi)部基準(zhǔn)電源輸入 引腳18：FRQSEL0 FRQSEL1（引腳 19） ，F(xiàn)RQSEL0（引腳 18）是設(shè)置頻率模式， “00”是輸出50Hz 頻率； “01”是輸出60Hz 頻率； “10”是輸出頻率范 圍0100Hz 由 FRQADJ 引腳調(diào)節(jié)； “11”是輸出頻率范圍0400Hz 由 FRQADJ 引腳調(diào)節(jié) 引腳19：FRQSEL1 引腳20：MODSEL 單極性、雙極性調(diào)制方式選擇： “0”是單極性調(diào)制方式；“1”是雙極性調(diào)制方式 引腳21：SST 軟啟動(dòng)功能使能輸入端：“0”是不支持軟啟動(dòng)功能；“1”是支持軟啟動(dòng)功能，軟啟動(dòng)時(shí)間為 3S 引腳22，23：NC 空腳 引腳24：LCDCLK 串口 12832 液晶顯示模塊時(shí)鐘輸出端 引腳25：LCDDI 串口 12832 液晶顯示模塊指令、數(shù)據(jù)輸出端 引腳27：SPWMOUT1 右橋臂上管 SPWM 輸出，單極性調(diào)制時(shí)該腳作為右橋臂上管的基波輸出，雙極性調(diào)制時(shí)作為