太陽(yáng)能發(fā)電控制逆變器設計

　　1.4 PWM控制芯片

　　樣機采用SG3525作為PWM控制芯片。這是一種性能優(yōu)良、功能齊全和通用性強的單片集成控制芯片。它能夠輸出兩路PWM信號，信號的頻率可調、死區時(shí)間可以單獨設置。芯片內部還含有欠壓鎖定電路、軟啟動(dòng)電路、鎖存器，并具有PWM脈沖信號封鎖功能和振蕩器外部同步功能。它的輸出方式為推挽式，不但開(kāi)關(guān)速度更快，而且驅動(dòng)能力更強。因此，這款芯片被廣泛用于開(kāi)關(guān)電源中。

　　圖3SG3525的原理圖圖3示出了SG3525的內部結構。在應用中，SG3525的腳6和腳5分別接振蕩電容和電阻，腳7接一個(gè)放電電阻，它決定了死區時(shí)問(wèn)的長(cháng)短。輸出反饋信號加在誤差放大器（EA）的反相端腳1，與腳2的參考電壓比較后產(chǎn)生誤差信號以調制輸出信號的脈寬。腳11和腳14輸出PWM信號，用以驅動(dòng)功放MOSFET。當輸入電壓或負載發(fā)生變化時(shí)，PWM信號的脈寬會(huì )隨之而變，以穩定輸出電壓。腳8接一個(gè)電解電容以實(shí)現軟啟動(dòng)。腳4和腳l0接有從MCU送來(lái)的控制信號，當過(guò)流或短路時(shí)會(huì )停止SG3525的振蕩輸出。腳9與一個(gè)比較器的輸出端相連。當短路發(fā)生時(shí)，比較器翻轉，將腳9的電平拉低，立即關(guān)斷輸出。

圖3 SG3525的原理圖

　1.5 功放

　　樣機的功放采用全橋電路。由SG3525的腳l1和腳14送來(lái)的信號，又各自分成兩路。一路直接驅動(dòng)全橋的下管，另一路經(jīng)過(guò)自舉電路倒相后驅動(dòng)上管。由于SG3525提供的兩個(gè)信號問(wèn)存在一個(gè)死區，所以防止了同一側橋臂的上下兩管直通。在兩個(gè)下管的源極與地之間接有一個(gè)采樣電阻，采到的電流信號用于過(guò)載和短路的判斷。

　　2 MCU軟件設計

　　2.1 主要功能的實(shí)現方案

　?。?）蓄電池充電控制充電MOSFET的柵極由MCU的一個(gè)I／O口控制。當蓄電池電壓低于直充閾值時(shí)，MCU跳過(guò)PCA，直接輸出一個(gè)高電平信號打開(kāi)充電MOSFET，使太陽(yáng)板不間斷地向蓄電池充電。蓄電池電壓超過(guò)后，MCU接人PCA，改為PWM方式充電。充電的脈寬隨著(zhù)蓄電池電壓的升高而逐漸變窄。達到充電上限后，再次跳過(guò)PCA，輸出一個(gè)低電平，完全關(guān)斷充電。

　?。?）直流輸出控制直流輸出MOSFET也由MCU的一個(gè)I／O口控制。蓄電池的電壓低于欠壓閾值時(shí)，MCU輸出關(guān)斷信號，停止放電。高于恢復閾值時(shí)，輸出開(kāi)啟信號。

　?。?）直流和交流過(guò)載保護相關(guān)標準對戶(hù)用太陽(yáng)能逆變器規定：逆變器過(guò)載20％時(shí)應輸出不少于一分鐘，過(guò)載50％時(shí)輸出不少于10S。程序巾定義了一個(gè)名為“過(guò)載量”的參數，它等于過(guò)載電流采樣值對持續時(shí)間的累積。一旦過(guò)載發(fā)生，程序便開(kāi)始計算過(guò)載量。當過(guò)載量達到設定值時(shí)立即關(guān)斷輸出。

　?。?）直流和交流短路保護當檢測到短路發(fā)生時(shí)，立即啟動(dòng)優(yōu)先級最高的外中斷程序，向SG3525的腳4和腳10送出短路保護信號，關(guān)斷其輸出。同時(shí)，切斷為逆變器供電的繼電器，使逆變器電源中斷。

　?。?）LED指示當檢測到太陽(yáng)板的電壓時(shí)，“發(fā)電”LED點(diǎn)亮。當蓄電池電壓降到欠壓閾值后，“欠壓”LED點(diǎn)亮，只有電壓升到恢復閾值，“欠壓”LED才會(huì )熄滅。無(wú)論交流或直流的短路、過(guò)載故障發(fā)生，“過(guò)載”LED都會(huì )點(diǎn)亮。必須關(guān)機才能使其熄滅。在逆變器正常輸出時(shí)，“輸出”LED點(diǎn)亮。

　　2.2 主程序流程圖

　　圖4是主函數的流程圖。單片機上電后先初始化系統，允許中斷，開(kāi)啟PCA。隨后進(jìn)入無(wú)限循環(huán)。

　　在每個(gè)循環(huán)中依次完成下列任務(wù)：

　?。?）根據蓄電池電壓設置蓄電池的標志位，以決定直流輸出管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。

　?。?）根據直流開(kāi)關(guān)和交流開(kāi)關(guān)的狀態(tài)（開(kāi)或關(guān)）設置標志，以決定樣機是否開(kāi)啟相應功能。

　?。?）查詢(xún)有無(wú)過(guò)載發(fā)生。如果有，則進(jìn)入過(guò)載子程序，計算過(guò)載量并進(jìn)行相應的處理。

　?。?）根據各種電氣參數和工作狀態(tài)，確定LED指示燈的亮、滅。

　　在主函數之外，還有6個(gè)中斷函數。其中定時(shí)器0、定時(shí)器1和定時(shí)器2中斷分別為PCA、直流過(guò)載保護和交流過(guò)載保護提供時(shí)基。直流短路中斷和交流短路中斷都是外中斷，一旦進(jìn)入，會(huì )馬上切斷振蕩信號和功率管的電源，以保護樣機。PCA中斷在下面另作介紹。

圖4主程序流程圖

圖5PCA中斷流程圖