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基于SG3525的光伏并网逆变器控制的设计

发布时间:2020-07-21 18:36:52 阅读: 来源:不锈钢酒桶厂家

1 引言

21世纪,人类将面临着实现经济和社会可持续发展的重大挑战。在有限资源和保护环境的双重制约下能源问题将更加突出,这主要体现在:①能源短缺;②环境污染;③温室效应。因此,人类在解决能源问题,实现可持续发展时,只能依靠科技进步,大规模地开发利用可再生洁净能源。太阳能具有储量大、普遍存在、利用经济、清洁环保等优点,因此太阳能的利用越来越受到人们的广泛重视,成为理想的替代能源。文中阐述的功率为200W太阳能光伏并网逆变器,将太阳能电池板产生的直流电直接转换为220V/50Hz的工频正弦交流电输出至电网。

2 系统工作原理及其控制方案

2.1 光伏并网逆变器电路原理

太阳能光伏并网逆变器的主电路原理图如图1所示。在本系统中,太阳能电池板输出的额定电压为62V的直流电,通过DC/DC变换器被转换为400V直流电,接着经过DC/AC逆变后就得到220V/50Hz的交流电。系统保证并网逆变器输出的220V/50Hz正弦电流与电网的相电压同步。

图1 电路原理框图

2.2 系统控制方案

图2为光伏并网逆变器的主电路拓扑图,此系统由前级的DC/DC变换器和后级的DC/AC逆变器组成。DC/DC变换器的逆变电路可选择的型式有半桥式、全桥式、推挽式。考虑到输入电压较低,如采用半桥式则开关管电流变大,而采用全桥式则控制复杂、开关管功耗增大,因此这里采用推挽式电路。DC/DC变换器由推挽逆变电路、高频变压器、整流电路和滤波电感构成,它将太阳能电池板输出的62V的直流电压转换成400V的直流电压。

图2 主电路拓扑图

DC/AC逆变器的主电路采用全桥式结构,由4个MOS管(该管内部寄生了反并联的二极管)构成,它将400V的直流电转换成为220V/50Hz的工频交流电。

2.2.1 DC/DC变换器控制方案

DC/DC变换器的控制框图如图3所示。控制电路是以集成电路SG3525为核心,由SG3525输出的两路50kHz的驱动信号,经门极驱动电路加在推挽电路开关管Q1和Q2的门极上。为保持DC/DC变换器输出电压的稳定,将检测到的输出电压与指令电压进行比较,该误差电压经PI调节器后控制SG3525输出驱动信号的占空比。该控制电路还具有限制输出过流过压的保护功能。当检测到DC/DC变换器输出电流过大时,SG3525将减小门极脉冲的宽度,降低输出电压,进而降低了输出电流。当输出电压过高时,会停止DC/DC变换器的工作。由于推挽式电路容易因直流偏磁导致变压器饱和,因此,推挽式电路的设计难点在于如何防止变压器的磁饱和。在本电路中,除了注意电路的对称性之外,还设计了磁饱和检测电路,当流经推挽电路的两个支路电流失衡时,就会启动SG3525的软启动功能,使DC/DC变换器重新启动,变压器得以复位。

图3 DC/DC变换器的控制框图

偏磁检测电路如图4所示。图中只画出了磁环的副边。原边两个线圈接在主电路的变压器原边的两个绕组上,流过两个线圈中的电流方向要相反。当变压器发生偏磁时,某一方向的电流异常大,通过电流互感器检测,可在互感器的输出电阻R1上产生一个电压,如果该电压足够大,可以使稳压二极管D5导通,在电位器上产生压降,将电位器的值调到合适的阻值,使电位器上的压降大于三极管的门限电压,使三极管导通,接在芯片SG3525的脚8与地之间的电容放电,然后SG3525中的恒流源对它充电,SG3525重新启动,从而使变压器磁心复位。

图4 偏磁检测电路

2.2.2 DC/AC逆变器控制方案

DC/AC逆变器是光伏并网的重点和难点,因此以下将着重阐述该部分。DC/AC逆变器控制框图如图5所示。

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