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视频作者:苏州振鑫焱光伏科技有限公司
太阳能发电控制逆变器设计
MCU
样机选用的C8051F330是一款完全集成的混合信号片上系统型MCU,内置高速流水线结构的CIP一51内核、768字节片内RAM和8KB可在系统编程的FLASH存储器、17个I/O端口、带模拟多路器的16通道单端或差分输人10位ADC、温度传感器、可编程的25MHz内部振荡器、4个通用的16位定时器、可编程计数器/定时器阵列(PCA)及其他数字资源。因此,这款芯片可完全满足控制一逆变器的要求。
C8051F330除了具有丰富的数字资源外,还有两个非常有用的特点。一个是SiliconLabs二线(C2)开发接口,它允许使用安装在应用系统上的产品MCU进行非侵入式(不占用片内资源)、全速、在系统调试。另一个是优先权交叉开关译码器,它按照预先设定的优先权,灵活地给片内各数字资源分配端口引脚。此外,C8051系列的芯片与8051完全兼容,因此可以很方便地进行开发和应用。

太阳能发电控制逆变器设计
电路结构
是样机的电路框图。从图中可以看出,MCU处于样机的中心位置。蓄电池电压、开关信号及输出电流和电压被采样入MCU。MCU按照预先写入的程序,经过运算后输出蓄电池管理、电路保护等控制信号和LED指示信号。这些功能的实现,还需要有A/D转换、温度采集、PWM信号产生、时间控制等电路的支持。PWM控制芯片给功放管提供一个脉宽可以调制的驱动信号(这个信号与充电的PWM信号不同,后者是由MCU产生的),以保持输出电压的稳定。另外,PWM控制芯片还与MCU一道实现过载和短路保护的功能。功放采用4只MOS.
FET组成全桥电路,保证系统有足够的输出。

沟道和平面IGBT
为了要同时把谐波和功率损耗降到低,逆变器的高侧IGBT利用了脉宽调制(PWM),同时低侧功率器件就用60Hz进行变化。通过把PWM频率定在20kHz或以上操作,高侧IGBT有50/60Hz调制,输出电感器L1和L2便可以保持实际可行的较少尺寸,提供有效的谐波滤波。再者,逆变器的可听声也可以降到低,因为开关频率已经高于人类的听觉范围。
我们研究过采用不同IGBT组合的各种开关技术后,认定能够实现低功率耗损和高逆变器性能的组合,是高侧晶体管利用超高速沟道IGBT,而低侧部分就采用标准速度的平面器件。与和标准速度平面器件比较,开关频率在20kHz的超高速沟道IGBT提供低的总通态和开关功率损耗组合。高侧晶体管的开关频率为20kHz的另外一个优点,是输出电感器有合理的小尺寸,同时也容易进行滤波。在低侧方面,我们把标准速度平面IGBT的开关频率定在60Hz,使功率损耗可以保持在低的水平。

产品:振鑫焱光伏科技
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