光伏并网-简易逆变器.doc

北京工业大学电子课程设计报告
（模电部分）

题目：光伏并网发电模拟装置

一、设计题目：
光伏并网发电模拟装置

二、设计任务：

光伏并网发电是指太阳能电池板获得直流电压，经过逆变转换为交流电，为交流电器提供能源，是一种常见的思路，本课题模拟这个过程，输出交流电改为低压，以保证安全。
设计并制作一个模拟光伏并网发电的装置，其结构的框图如下图所示。用直流稳压电源US和电阻RS模拟光伏电池，US=60V,RS=30Ω~36Ω;UREF为模拟电网电压的正弦参考信号，其峰值为2V，频率为50HZ，T为工频隔离变压器，变比为n2:n1=2:1、n3:n1=1:10，将uF作为输出电流的反馈信号；负载电阻RL=30Ω~36Ω。

图2.1

三、基本要求：
1、当RS=RL=30Ω时，DC-AC变换器的效率n>=50%
2、当RS=RL=30Ω时，输出电压u0的失真度THD<=10%

四、扩展要求：
1、提高DC-AC变换器的效率，n>=70%(RS=RL=30Ω时)
2、降低输出电压失真度，使THD<=3%(RS=RL=30Ω时)
3、当RL在给定的范围内变化时，具有保持稳定u0的方法

五、补充说明
1、本题中所有交流量除特别说明外均为有效值
2、Us采用实验室可调的直流稳压电源
3、控制电路允许采用单片机、装用IC等多种方法
4、DC-AC变换器效率n=Po/Pd,其中Po=Uo1*Io1，Pd=Ud*Id
5、制作时应合理设置测试点（图2.1），以方便测试

六、电路原图

七、电路设计
1、方波发生
脉冲发生电路是由NE555及外接阻容元件构成的多谐振荡器产生的，多谐振荡器是一种可以产生周期性的矩形脉冲信号的自己振荡电路。

图7.1

根据公式f=1/[ln2(R1+2R2)C]和q=(R1+R2)/(R1+2R2)可分别计算出其频率和占空比
当R1=14KΩR2=7KΩC=1uF时
计算数值为f=50HZ q=50%
实际数值为f=48.7HZ
在实际应用中应为后边出现了MOS同时导通的情况，为了解决问题，在老师的提示下我将频率提高到了62+HZ

2、场效应管驱动电路
由于方波信号发生器输出的振荡信号电压最大振幅为0~5V，为充分驱动电源开关电路，这里用8050将振荡信号电压放大至0~12V。如图6.2所示。
c8050参数：
RB和RC均为1kΩ（图中未标出RB和RC）

图6.2
C8050参数
开关型三极管
耗散功率1W集电极电流1.5A集电极--基极电压40V集电极--发射极击穿电压25V特征频率fT最小100MHZ典型190MHZ放大倍数：按三极管后缀号分为BCD档放大倍数B：85-160C：120-200D：160-300

图6.3

实际测量：
频率：62.9HZ
幅值：12.2V

示波器双路输入波形
应加入了74LS06取反，出CH2的波形与CH1的波形相反。

3、场效应管电源开关电路场效应管是该装置的核心，下面简述一下用C—MOS场效应管（增强型MOS场效应管）组成的应用电路的工作过程（见图8）。电路将一个增强型P沟道MOS场校管（IF9540）和一个增强型N沟道MOS场效应管（IRF540）组合在一起使用。当输入端为底电平时，P沟道MOS场效应管导通，输出端与电源正极接通。当输入端为高电平时，N沟道MOS场效应管导通，输出端与电源地接通。在该电路中，P沟道MOS场效应管和N沟道场效应管总是在相反的状态下工作，其相位输入端和输出端相反。通过这种工作方式我们可以获得较大的电流输出。同时由于漏电流的影响，使得栅压在还没有到0V，通常在栅极电压小于1V到2V时，MOS场效应管即被关断。不同场效应管关断电压略有不同。也以为如此，使得该电路不会因为两管同时导通而造成电源短路。

图6.4

图6.4

IRF9540参数

IRF540参数
查IRF540的规格书，得到最低电压是2.0V，最高是4.0V由此，让540导通的电压可以认为4.0V；安全的控制电压是正负20V，超过有烧坏危险。
IRF540的G极接PWM波转换后的直流电压，D极接能提供15V/5A电流的电源（可采用开关电源），S极用来接采样电阻和负载。采样电阻应采用温漂系数低、阻值为10mΩ、精度为1%的大功率锰铜丝电阻。当对采样电阻两端信号进行差分后，可得到采样电阻两端的电压值U，而在已知采样电阻阻值情况下，很容易得到流经采样电阻的电流，即I=U/R。

4、变压器

变压器变压比:黄：蓝：红=1：10：20
为了安全，人