利用C2000 MCU實(shí)施并網(wǎng)微型太陽(yáng)能逆變器

電容器額定電壓必須超出NVo，并且超出量為L(cháng)r的壓降：

鉗位電容器和諧振電感的諧振時(shí)間可通過(guò)下列方程式計算得到：

2.3.3 有源鉗位反激的開(kāi)環(huán)仿真

圖11為這種有源鉗位反激的開(kāi)環(huán)仿真模型。下列值用于該仿真：輸入電壓Vin=36V，主MOSFET開(kāi)關(guān)頻率fs=65kHz，諧振電感Lr=0.5µH，諧振電容Cr=1nF，鉗位電容Cc=10µF，主開(kāi)關(guān)MOSFET的最大占空因數D=0.6，而負載Rload=100 Ω。

圖 11 有源鉗位反激的開(kāi)環(huán)仿真模型

(紅色波形為VGS，綠色波形為VDS)

圖 12 Q1的VDS和VGS仿真波形

圖12顯示了漏極到源極電壓降至零以后門(mén)驅動(dòng)的電壓上升，因此Q1實(shí)現ZVS得到了證實(shí)。另外，VDS的電壓尖峰被箝至Vin+NVout，其意味著(zhù)一次側實(shí)現了有源鉗位。

2.4 隔離式MOSFET橋驅動(dòng)電路設計

為了實(shí)現一次側到二次側的完全隔離，除輔助電源隔離以外，還要求使用A/D采樣和驅動(dòng)電路隔離。

由于MCU放置于二次側中，而主開(kāi)關(guān)MOSFET位于一次側，因此我們必須把二次側控制信號傳輸至一次側，以對MOSFET進(jìn)行控制。

為了把控制信號從二次側傳輸至一次側，可選擇高速數字隔離器加高低端驅動(dòng)器芯片。圖14顯示了這種隔離式MOSFET高低端驅動(dòng)器的原理圖。

圖 14 隔離式高低端驅動(dòng)器的原理圖

在本應用中，隔離式MOSFET擁有許多特點(diǎn)，其包括：

l 結構簡(jiǎn)單，易于實(shí)現

l +600V全工作范圍

l 4kV ESD保護

l 自舉工作

另外，請注意高速數字隔離器的初始狀態(tài);否則，它會(huì )損壞主開(kāi)關(guān)MOSFET。

表 1 高速數字隔離器功能表

(PU=上電;PD=掉電;X=無(wú)關(guān);H=高電平;L=低電平)

3、固件設計

3.1 固件規范

3.1.1 功能規范

系統固件包括如下功能：

1、 開(kāi)/關(guān)。用戶(hù)可通過(guò)按下開(kāi)/關(guān)按鈕開(kāi)啟或者關(guān)閉系統。軟件設置必須啟用這種功能。

2、 自動(dòng)開(kāi)/關(guān)。如果需要開(kāi)啟狀態(tài)，則系統會(huì )自動(dòng)開(kāi)啟。當狀態(tài)不適合向電網(wǎng)輸電時(shí)，系統保持待機模式，并監控狀態(tài)變化。如果系統已經(jīng)開(kāi)啟，則當狀態(tài)不適合供電時(shí)系統自動(dòng)關(guān)閉。

3、 軟件啟動(dòng)開(kāi)啟。當系統必須開(kāi)啟時(shí)，其從零電流供給狀態(tài)啟動(dòng)，同時(shí)PWM在零交叉點(diǎn)開(kāi)啟，從而減少給電網(wǎng)帶來(lái)的沖擊電流。

4、 LED控制。系統擁有一個(gè)狀態(tài)LED指示。當系統處在待機模式下時(shí)，相應LED每1.2秒閃爍一次。當系統開(kāi)啟時(shí)，LED每隔2.4秒閃爍一次。當出現故障時(shí)，LED持續亮起。

5、 用戶(hù)控制鍵。逆變器具有一個(gè)用戶(hù)鍵。該用戶(hù)鍵可開(kāi)啟或者關(guān)閉逆變器，并且還可以清除故障。當系統處在待機模式下時(shí)，如果該鍵被按下1秒以上，則如果條件符合系統便開(kāi)啟。如果系統已經(jīng)開(kāi)啟，則當該鍵被按下1秒以上時(shí)，系統關(guān)閉。當出現故障且系統處在故障模式下時(shí)，按下該用戶(hù)鍵1秒以上，可清除故障并再次進(jìn)入待機模式。

3.1.2 測量

為了控制和監測系統狀態(tài)，需計算下列測量結果：

l 電網(wǎng)電壓RMS

l 電網(wǎng)頻率

l 逆變器的輸出有效功率

l 輸入功率

l 輸入PV電壓

l 溫度

3.1.3 保護

系統具有一些基本保護功能。

1、 一次側沖擊電流保護。當短路或者主電感引起沖擊電流時(shí)，PWM首選會(huì )進(jìn)入CBC模式;但是，當CBC三次以上時(shí)，系統關(guān)閉并進(jìn)入故障模式。

2、 二次側過(guò)電壓保護。當SCR未正常開(kāi)啟時(shí)，出現二次側超高壓。系統關(guān)閉，并進(jìn)入故障模式。

3、 輸出過(guò)電流保護。當輸出電流量超出閾值時(shí)，出現輸出過(guò)電流。系統關(guān)閉，并進(jìn)入故障模式。

4、 電網(wǎng)電壓/頻率過(guò)高/過(guò)低保護。如果系統已經(jīng)開(kāi)啟，當電網(wǎng)電壓/頻率超出正常范圍時(shí)，系統在五個(gè)電網(wǎng)周期內關(guān)閉。

5、 反孤島抑制保護。如果達到孤島條件，則系統在4秒內關(guān)閉。如果恢復至正常狀態(tài)，則系統在1秒內重新啟動(dòng)。

6、 過(guò)溫保護

3.1.4 入網(wǎng)轉換器控制器

為了向電網(wǎng)輸電，必須在系統中實(shí)現下列控制器算法：

1、 鎖相環(huán)(PLL)控制器。PLL控制器用于與電網(wǎng)電壓同步，其可向電流控制器提供一個(gè)基準相。