一種最大功率跟蹤逆變器的設計與實(shí)現

　　2．1 IR2101逆變電路

　　IR2101逆變電路原理圖如圖3所示，H1、H2為IR2101集成驅動(dòng)芯片，VQ1、VQ2、VQ3、VQ4為MOS管，Up、Un、Vp、Vn是SPMC75F2413A單片機中輸出的兩相四路PWM波。其中Up、Un是一相PWM波的上下臂，Vp、Vn為另一相PWM波的上下臂，由于單片機中輸出的PWM波不能驅動(dòng)大功率MOS管，因此利用IR2101的電容自舉功能，通過(guò)二極管VD1、VD2(采用肖特基管所具有的快恢復功能，提升電容充電電壓，關(guān)斷過(guò)程減少消耗能量)對自舉電容C1、C2進(jìn)行充電，以此提升驅動(dòng)MOS管的信號電壓，使其具有擴大信號輸出的功能，擴大后的信號PWM波就能有序地控制VQ-1、VQ2、VQ3、VQ4的通斷，在逆變電路中同一相的上下臂的驅動(dòng)信號是互補。

圖3 　IR2101逆變電路原理圖

　　當Up輸入高時(shí)，HO輸出也為高，通過(guò)IR2101的電容自舉功能，就能控制VQ1導通，此時(shí)由于LO輸出為低，不能驅動(dòng)VQ2，因此VQ2處于關(guān)斷狀態(tài)，同時(shí)Vp也輸入一個(gè)高電平，即HO為高，使VQ4處于導通狀態(tài)，而此時(shí)VQ3處于關(guān)斷狀態(tài)，因此T1→VQ1→R5(負載)→VQ4→GND形成一個(gè)通路。反之，當Up、Vp為低電平，Un、Vn為高電平時(shí)，即電流的主要流向為T(mén)1→VQ3→R5(負載)→VQ2→GND，4個(gè)MOS管開(kāi)關(guān)器件有序地交替通斷，進(jìn)而在R5(負載)處形成了交流電。在實(shí)際應用中為了防止上下臂同時(shí)導通而造成短路，在軟件設計的過(guò)程中，添加了死區時(shí)間，來(lái)保護整個(gè)電路。

　　2．2 斬波電路

　　斬波電路原理圖如圖4所示，該電路主要用于進(jìn)行最大功率跟蹤，其電源為獨立電壓源，R6(30 Ω／30 W)為功率電阻，其主要作為電源內阻，R7、R8是為了檢測負載端的電壓值而形成的分壓電路，通過(guò)Ud1進(jìn)行檢測，將檢測結果返回到單片機中進(jìn)行處理，通過(guò)調節PWM波的占空比，進(jìn)而控制VQ5開(kāi)啟與關(guān)斷的時(shí)間。當檢測到Ud1X(R7+R8)／R8的值大于一半時(shí)，單片機就會(huì )將斬波電路的占空比調大，讓其通過(guò)的電壓增大，進(jìn)而使其值接近光伏電池的一半，如果檢測到其值小于一半的時(shí)候，會(huì )將占空比調小，讓其通過(guò)的電壓變小，這樣通過(guò)跟蹤電壓來(lái)實(shí)現頻率的跟蹤功能。

圖4 斬波電路原理圖

　　2．3 最大功率跟蹤模型分析

　　本設計為了實(shí)現最大功率的跟蹤模型，如圖5所示電路，使得內阻R8和外阻Rb相等，Ud的電壓為電池電源的一半就可以得到電池輸出功率最大了，這種情況應用于線(xiàn)性電路中，但是在非線(xiàn)性電路中也可以利用這個(gè)原理，本項目通過(guò)電壓跟蹤的功能，實(shí)現最大功率的跟蹤，主要通過(guò)調節PWM波的占空比大小實(shí)現本功能。

圖5 最大功率的跟蹤模型