采用IGBT作為功率開(kāi)關(guān)的500W太陽(yáng)能逆變器設計
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因此，高壓端驅動(dòng)不再需要單獨的電源，這不僅提高了逆變器的效率，而且減少了整個(gè)系統的器件數量。當電流在低壓端IGBT同一封裝上的二極管流過(guò)時(shí)，這些驅動(dòng)器的自舉電容將在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期得到刷新。
因為高壓端的Q1和Q2同封裝二極管不會(huì )有續流經(jīng)過(guò)，低壓端的Q3和Q4二極管上主要是導通損耗，開(kāi)關(guān)損耗非常小，所以總的系統損耗得到了最小化，系統效率得到了最大化。交叉導通可能性也被排除了，因為任何時(shí)間點(diǎn)的開(kāi)關(guān)只在對角的兩個(gè)器件上發(fā)生(Q1和Q4或Q2和Q3)。
此外，每個(gè)輸出驅動(dòng)器IC都有一個(gè)大脈沖電流緩存級電路，它們設計用于減小驅動(dòng)器的交叉導通可能性。系統工作在單直流總線(xiàn)電源下，無(wú)需負直流總線(xiàn)。對于整個(gè)系統來(lái)說(shuō)，所有這些因素導致了更高的效率和更少的器件數量。
在這個(gè)逆變器設計中，+20V電源第一次被用來(lái)給微處理器和控制電路供電。對于要實(shí)現的源代碼而言，在這個(gè)逆變器方案中使用的8位PIC18F1320微控制器將給IGBT驅動(dòng)器提供信號，再由這些IGBT驅動(dòng)器最終生成驅動(dòng)信號來(lái)驅動(dòng)IGBT。
說(shuō)到驅動(dòng)器，這里需要介紹一下。這個(gè)設計中使用的低壓端和高壓端IGBT驅動(dòng)器是采用專(zhuān)利的先進(jìn)高壓IC工藝(G5 HVIC)和免閂鎖CMOS技術(shù)制造的，最大工作電壓可達600V。它們還采用了高壓電平變換和終接技術(shù)，可以從來(lái)自微控制器的低壓輸入產(chǎn)生合適的柵極驅動(dòng)信號。這些驅動(dòng)器的邏輯輸入兼容標準的CMOS或LSTTL輸出，最低到3.3V邏輯電平。
超快速二極管D1和D2提供向電容C2和C3充電的路徑，并且確保高壓端驅動(dòng)器得到正確供電。在正輸出的半個(gè)周期內，高壓端IGBT Q1被正弦PWM調制，而低壓端Q4保持導通狀態(tài)(圖4)。同樣，在負輸出的半個(gè)周期內，高壓端Q2被正弦PWM調制，同時(shí)低壓端Q3保持導通。這種開(kāi)關(guān)技術(shù)將在LC濾波器后面的輸出電容C4上產(chǎn)生一個(gè)60Hz的交流正弦波。
這個(gè)逆變器的設計輸出功率是500W，實(shí)際測量到的交流輸出功率是480.1W，功率損耗為14.4W。60Hz的交流輸出電壓是117.8V，輸出電流為4.074A。圖5就是這個(gè)500W設計輸出的60Hz波形。
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