太陽能交流發(fā)電系統(tǒng)是由太陽能電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池共同組成;太陽能直流發(fā)電系統(tǒng)則不包括逆變器。逆變器是一種電源轉(zhuǎn)換裝置，逆變器按激勵(lì)方式可分為自激式振蕩逆變和他激式振蕩逆變。主要功能是將蓄電池的直流電逆變成交流電。通過全橋電路，一般采用SPWM處理器經(jīng)過調(diào)制、濾波、升壓等，得到與照明負(fù)載頻率、額定電壓等相匹配的正弦交流電供系統(tǒng)終端用戶使用。有了逆變器，就可使用直流蓄電池為電器提供交流電。

單片F(xiàn)PGA來實(shí)現(xiàn)太陽能并網(wǎng)逆變控制器設(shè)計(jì)方案

首先數(shù)據(jù)采集芯片在FPGA的控制下采集的市電電壓與逆變器輸出電壓進(jìn)行鎖相，保證了逆變器輸出電壓與市電電壓保持相位一致，用鎖相環(huán)輸出的正弦信號(hào)作為電壓電流雙環(huán)控制的基準(zhǔn)信號(hào)。電壓電流控制環(huán)在基準(zhǔn)信號(hào)、濾波電感電流、輸出電壓的反饋信號(hào)的控制下通過PI調(diào)節(jié)等控制策略產(chǎn)生用于SPWM的調(diào)制波，該調(diào)制波與三角波通過SPWM產(chǎn)生模塊即可產(chǎn)生SPWM波作為全橋逆變開關(guān)管的開關(guān)控制信號(hào)。

芯片中還有用于DC-DC的PWM控制信號(hào)，通過采集DC-DC輸出電壓值來實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)PWM脈沖寬度，保證DC-DC輸出的高直流電壓的穩(wěn)定。輸入欠壓輸出過流保護(hù)模塊保證在光伏電池輸出電壓過低時(shí)、輸出過流時(shí)及時(shí)關(guān)斷SPWM和PWM信號(hào)，保證設(shè)備的安全。

電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙環(huán)控制方案是高性能逆變電源的發(fā)展方向之一，雙環(huán)控制方案的電流內(nèi)環(huán)擴(kuò)大逆變器控制系統(tǒng)的帶寬，使得逆變器動(dòng)態(tài)響應(yīng)加快，非線性負(fù)載適應(yīng)能力加強(qiáng)，輸出電壓的諧波含量減小。本設(shè)計(jì)擬采用以濾波電感電流為內(nèi)環(huán)被控量的電感電流內(nèi)環(huán)電壓外環(huán)雙閉環(huán)控制。

電感電流內(nèi)環(huán)電壓外環(huán)控制方式的控制原理框圖如圖2所示，電壓給定信號(hào)與輸出電壓反饋信號(hào)比較得到電壓誤差，經(jīng)過PI電壓調(diào)節(jié)器產(chǎn)生電感電流給定信號(hào)，再與電感電流反饋信號(hào)比較而得的電流誤差信號(hào)經(jīng)過PI電流調(diào)節(jié)器形成控制量，對(duì)逆變器實(shí)施控制。

基于IC 4049的太陽能逆變器方案

IC 4049的N2門用作振蕩器。它的作用是為逆變器分頻提供方波。

采用N3至N6門作為緩沖器，使電路不依賴于負(fù)載。

持續(xù)改變電壓從緩沖器相位對(duì)電流放大器晶體管T1和MOSFET的底部是有用的。 T2。這些晶體管與實(shí)際變化的電壓協(xié)調(diào)工作，并將其升壓到輸出晶體管T3和MOSFET的底部。 T4。

這些生產(chǎn)功率晶體管以完全振蕩擺動(dòng)，提供總電池電壓。

產(chǎn)生的能量來自太陽能電池板，用于為輸出負(fù)載供電。

DC-AC全橋變換器的設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)主回路設(shè)計(jì)模塊，通過DC-AC全橋設(shè)計(jì)變換器含有的前后兩級(jí)，前級(jí)模塊含有逆變結(jié)構(gòu)，后級(jí)模塊的功能為輸出電壓開關(guān)極性。對(duì)于每一級(jí)都設(shè)置四個(gè)功率開關(guān)器件，作為公路變化器件，其選型十分的重要，需要確定功率開關(guān)器件的額定電壓與額定電流，考慮整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的散熱思路，以及封裝器件的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與環(huán)境之間具有的熱阻、最大結(jié)溫度等，為此本文將逆變器的高壓控制模塊與低壓控制模塊隔離開而設(shè)立。

前級(jí)的DC-AC全橋變換器的低壓控制模塊，而低壓控制區(qū)域在沒有經(jīng)過高頻變壓器升壓之前實(shí)際的工作電壓就是蓄電池輸出電壓幅值范圍12-14V。

假如逆變器直接連接太陽能電池板，太陽能電池板輸出功率為100W/12V的規(guī)格，輸出的電流最大數(shù)值為10A。對(duì)于前一級(jí)的DC-AC全橋模塊含有四個(gè)功率開關(guān)模塊，其含有的電壓等級(jí)在14V之上，額定的電流最小數(shù)值為10A，為此本文將前一級(jí)變換器的四個(gè)公開開關(guān)器件選擇的為IRL系列，漏源模塊的兩個(gè)級(jí)之間具有的反向擊穿的電壓數(shù)值為55V。在柵源兩級(jí)門檻的電壓為10V為條件下，漏極電流的數(shù)值最大額為30A，在正常工作條件下可以滿足實(shí)際的應(yīng)用，完全的滿足于低壓控制區(qū)域下的電流電壓需求。