光伏逆变辅助电源的设计
光伏逆变电源系统的设计(1)
0 引言随着能源消费的增长、日益恶化的生态环境和人类环保意识的提高，世界各国都在积极寻找一种可持续发展且无污染的新能源。
太阳能作为一种高效无污染的绿色新能源，一种未来常规能源的替代品，尤其受到人们的重视。
太阳能的直接应用主要有光热转换、光电转换和光化学转换三种形式，光电转换（即光伏技术）是最有发展前途的一种。
1 系统的工作原理及其电路设计光伏系统的总体框图如图1所示。
图1 系统的总体框图由图1可知，整个系统包含充电和逆变两个主要环节。
太阳电池是本系统赖以工作的基础，它的效率直接决定系统的效率。
1.1 充电控制部分1.1.1 太阳电池的工作特性太阳电池作为光伏系统的基础，其工作特性，包括工作电压和电流与日照、太阳电池温度等有着密切的关系，图2、图3分别给出了太阳电池温度在25℃时，工作电压、电流和日照的关系曲线及太阳电池的输出功率和日照（S）、U之间的曲线。
从图2可以看出，曲线上任一点处的功率为P=UI，其值除和U、I有关外，还与日照（S）、太阳电池温度等有关。
由图3进一步可知，由于太阳电池的工作效率等于输出功率与投射到太阳电池面积上的功率之比，为了提高本系统的工作效率，必须尽可能地使太阳电池工作在最大功率点处，这样就可以以功率尽可能小的太阳电池获得最多的功率输出。
在图2和图3中，A、B、C、D、E点分别对应不同日照时的最大功率点。
图2 工作电压、电流和日照关系曲线图3 输出功率和日照关系曲线1.1.2 太阳电池的最大功率点跟踪（MPPT）由图1可知，系统首先采用太阳电池阵列对蓄电池进行充电，以化学能的形式将太阳能储存在蓄电池中。
在这个过程中，通常采用自寻最优控制方式使太阳电池在最大功率点处工作。
整个控制过程可以分解成两个阶段进行：1）确定出太阳电池工作在最大功率点时的输出电压值Uref；2）改变太阳电池对蓄电池的充电电流使太阳电池的输出电压稳定在Uref。
这两个阶段是由控制电路通过检测太阳电池的输出电压和电流，采用逐次比较法来实现的。
一种用于光伏逆变器的反激式开关电源的设计
Ａ ｕ ． ２ ０ １ １ ｇ
光电技术应用
一种用于光伏逆变器的反激式开关电源的设计
《 半导体光电 》 ２ ０ １ １ 年 ８ 月第 ３ ２ 卷第 ４ 期
张 文 等： 一种用于光伏逆变器的反激式开关电源的设计
率同 ８ 脚 与 ４ 脚 间 电 阻 Ｒ 脚４的接地电容 Ｃ 振 ｔ、 ｔ， ／ （ 。 荡器工作频率 按 关 系 式 ｆ＝１． ８ Ｒ Ｃ ＝４ ０ｋ Ｈ ｚ ｔ ｔ） 这里采用 芯 片 Ｕ Ｃ ３ ８ ４ ３ 设 计 一 个 反 激 式 ＰＷＭ 电 ［ ２］ 源 。Ｂ 其工作电 ｏ ｏ ｓ ｔ电路向 Ｕ Ｃ ３ ８ ４ ３ 的７ 脚供电 ， 压开启阈值为 ８． ４Ｖ。６ 脚 接 小 电 阻 和 开 关 二 极 管 １ Ｎ ４ １ ４ ８ 组成 快 速 回 路 放 电 。 因 ＭＯ Ｓ管栅极门限 电压为 ４Ｖ， 根 据 ６ 脚 输 出 电 压 范 围， 可大致算出 为减小 功 耗 和 加 快 导 通 速 度， 取 Ｒ９ ８为１ ８～１ ２ ０Ω， ） ／ （ 。 ２ ２Ω。 Ｉ Ｓ 检测电流满足 （ ＵＣ －１． ４ ３ ＲＳ ）
： ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｌ ｅ ｓ ｏ ｗ ｅ ｒ Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｈ ｅ ｗ ｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｏ ｆ Ｕ Ｃ ３ ８ ４ ３ａ ｒ ｅ ｄ ｅ ｓ ｃ ｒ ｉ ｂ ｅ ｄ ．Ａ ｎ ａ ｕ ｘ ｉ ｌ ｉ ａ ｒ ｓ ｕ ｌ Ｔ ｐ ｐ ｐ ｇ ｙ ｐ ｐ ｙ ａ ｆ ｌ ｂ ａ ｃ ｋ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｗ ｉ ｔ ｈ ｍ ｕ ｌ ｔ ｉ ｌ ｅ ｏ ｕ ｔ ｕ ｔ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ Ｐ Ｖ ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ｅ ｄ ｕ ｓ ｉ ｎ Ｕ Ｃ ３ ８ ４ ３ｃ ｈ ｉ ｕ ｓ ｉ ｎ － ｙ ｐ ｐ ｇ ｇ ｐ． ｇ Ｔ ｅ ｓ ｔ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｄ ｏ ｎ ｅ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｕ ｔ ｒ ａ ｎ ｅ ｏ ｆ １ ０ ０～４ ０ ０Ｖａ ｎ ｄ ｏ ｕ ｔ ｕ ｔ ｏ ｆ ６ ５Ｗ． Ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ｔ ｏ ｔ ｅ ｐ ｇ ｐ ｐ ｙ ｐ ， ｗ ｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍ ｅ ｒ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ｒ ｅ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｚ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｇ ｇ ｑ ｙ ｓ ｕ ｂ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ｉ ｓ ｉ ｖ ｅ ｎ ｆ ｏ ｒ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｓ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ａ ｒ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｓ ．Ｅ ｘ ｅ ｒ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｅ － ｇ ｇ ｙ ｐ ｐ ， ， ｆ ｅ ａ ｓ ｉ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｉ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｆ ｌ ｂ ａ ｃ ｋ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｈ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｈ ｉ ｈ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｇ ｙ ｇ ｙ ｒ ｏ ｍ ｔ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ａ ｎ ｄ ｄ ｎ ａ ｍ ｉ ｃ ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ｓ ｅ ． ｐ ｐ ｙ ｙ ｐ ： ； ｏ ｗ ｅ ｒ Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ Ｃ ３ ８ ４ ３； ａ ｕ ｘ ｉ ｌ ｉ ａ ｒ ｓ ｕ ｌ ｆ ｌ ｂ ａ ｃ ｋ Ｕ ｐ ｙ ｐ ｐ ｙ ｙ ｙ
一种大型电站式光伏并网逆变器辅助电源设计
常见的 Ｂ ｕ ｃ ｋ电路 ，一般会将开关器件 放到高电压 侧。但 由于设计输入 电压较高 ， 若采用惯用设 计方案将 造成开关器件驱动电路过于复杂翻 。为了简化设计并规
４ ０ ０ Ｖ， 最 大电流输 出
为６ ０ ０ ｍＡ 。由此可知 ：
最 大 占 空 比 Ｄ 雕 ＝ 争 ０ ． ８ ９
压达到 Ｋ Ａ ３ ８ ４ ２ 启动 门限电压 １ ６ Ｖ后电路 自启动 。 为 了 防止启动 瞬间产生浪 涌电流和 电压过 冲 ， 设计使 用三极 管Ｑ ４与 电容 Ｃ １ ３实现电路的软启动 。电路上 电初始 电 容两端 的电压 为零 ， 即三极 管基极 电压为低 电平 时三极 管导通 。此时 ， 控制 芯片 １ 脚被拉至低 电平 ， Ｋ Ａ ３ ８ ４ ２输 出的 Ｐ ＷＭ 占空 比强 制设 置为零 。此后 ， 芯片 ８ 脚 通过 电阻 Ｒ１ １ 对 电容 Ｃ １ ３进行充 电至 电容 两段 电压逐 渐升 至５ Ｖ， 三极管 Ｑ ４截止 ， 电路完成启动 。 启动后 ， Ｋ Ａ ３ ８ ４ ２ 由辅助绕组供 电。 在芯片管脚 ３ 和管脚 ４之间并联 电阻 Ｒ１ ３与 Ｃ １ ２进行 斜坡 补偿 ，防止 Ｐ ＷＭ 的 占空 比超 过 ５ ０ ％后电路 发生振荡 。 反馈环路是控制 电路 的关键 ， 系统采用 精密稳压源 Ｔ Ｌ ４ ３ １ 与光耦 Ｐ Ｃ ８ １ ７ 将Ｂ ｕ ｃ ｋ输 出电压 引入 控制芯片完 成 电压环路 的控制 。电流环路使用 电阻 Ｒ １ ４对 电流进 行取样输入 到芯片管 脚 ３中。 当采样 电压 超过 １ Ｖ后 ， 芯 片 自动关 断 Ｐ ＷＭ输 出 ， 电路进入保护状态同 。
．
（ ５ ）
＼ ，
２ ． ２基于 Ｋ Ａ３ ８ ４ ２的控制 电路设计 电路工作在 电流控制模 式下 ， 控制芯片选用应 用广 泛的 ￣ ３ ８ ４ ２固定频 率 电流模式 Ｐ ＷＭ控制器 。启 动 电
光伏逆变电源系统的设计(1)
0引言随着能源消费的增长、日益恶化的生态环境和人类环保意识的提高，世界各国都在积极寻找一种可持续发展且无污染的新能源。
太阳能作为一种高效无污染的绿色新能源，一种未来常规能源的替代品，尤其受到人们的重视。
太阳能的直接应用主要有光热转换、光电转换和光化学转换三种形式，光电转换（即光伏技术）是最有发展前途的一种。
1 系统的工作原理及其电路设计光伏系统的总体框图如图1所示。
图1 系统的总体框图由图1可知，整个系统包含充电和逆变两个主要环节。
太阳电池是本系统赖以工作的基础，它的效率直接决定系统的效率。
1.1充电控制部分1.1.1太阳电池的工作特性太阳电池作为光伏系统的基础，其工作特性，包括工作电压和电流与日照、太阳电池温度等有着密切的关系，图2、图3分别给出了太阳电池温度在25 C 时，工作电压、电流和日照的关系曲线及太阳电池的输出功率和日照（S）、U之间的曲线。
从图2可以看出，曲线上任一点处的功率为P=UI，其值除和U、I有关外，还与日照（S）、太阳电池温度等有关。
由图3进一步可知，由于太阳电池的工作效率等于输出功率与投射到太阳电池面积上的功率之比，为了提高本系统的工作效率，必须尽可能地使太阳电池工作在最大功率点处，这样就可以以功率尽可能小的太阳电池获得最多的功率输出。
在图2和图3中，A、B、C、D、E点分别对应不同日照时的最大功率点。
图2 工作电压、电流和日照关系曲线图3 输出功率和日照关系曲线1.1.2太阳电池的最大功率点跟踪（MPPT）由图1可知，系统首先采用太阳电池阵列对蓄电池进行充电，以化学能的形式将太阳能储存在蓄电池中。
在这个过程中，通常采用自寻最优控制方式使太阳电池在最大功率点处工作。
整个控制过程可以分解成两个阶段进行：1）确定出太阳电池工作在最大功率点时的输出电压值Uref ；2）改变太阳电池对蓄电池的充电电流使太阳电池的输出电压稳定在Uref。
这两个阶段是由控制电路通过检测太阳电池的输出电压和电流，采用逐次比较法来实现的。
光伏逆变器的设计与控制
光伏逆变器的设计与控制光伏逆变器是在光伏发电系统中至关重要的一部分，它负责将由光伏组件产生的直流电转变为交流电供应给电网或负载。
在光伏逆变器的设计与控制过程中，需要考虑电流、电压、频率等多个因素，以确保逆变器的高效运行和安全性。
本文将详细介绍光伏逆变器的设计和控制方法。
一、光伏逆变器的设计1. 逆变器拓扑结构设计逆变器的拓扑结构决定了其工作性能和效率。
典型的逆变器结构包括单相桥式逆变器、三相桥式逆变器、多级逆变器等。
在选择逆变器拓扑时，需要考虑系统的功率要求、设计成本、效率等因素。
2. 开关器件选择逆变器的开关器件是实现电能转换的核心组件，常用的有IGBT、MOSFET等。
在选择开关器件时，需要考虑其导通压降、开关速度、损耗等因素，以确保逆变器的性能和效率。
3. 控制电路设计逆变器的控制电路决定了其电流与电压的调节性能。
常用的控制电路有电压闭环控制和电流闭环控制。
其中，电压闭环控制通过反馈系统控制输出电压，电流闭环控制通过反馈系统控制输出电流，可以实现更精确的电流控制。
4. 滤波器设计在光伏逆变器的输出端需要加入滤波器来滤除谐波和噪声。
滤波器的设计应考虑其频率特性和衰减特性，以确保逆变器输出的交流电质量良好。
二、光伏逆变器的控制1. MPPT算法最大功率点追踪（MPPT）是光伏逆变器控制的重要环节。
光伏组件的输出功率与光照强度、温度等因素相关，MPPT算法通过不断调整逆变器的工作状态，追踪出光伏组件的最大功率点，从而提高光伏系统的整体效率。
2. 电网连接控制光伏逆变器通常需要与电网连接，与电网进行同步运行。
在电网连接控制中，需要考虑电压频率、相位等因素，确保逆变器输出的交流电与电网保持同步，并满足电网的电压、频率等要求。
3. 故障保护光伏逆变器的故障保护是确保逆变器安全运行的重要环节。
常见的故障包括过压、过流、短路等，逆变器应具备对这些故障进行检测和保护的能力，同时及时发出警报并停机，以避免损坏设备或危害人身安全。
光伏发电系统辅助电源的设计
随着国家对风能，太阳能等可再生能源的重视， 太 阳 能 的 开 发 利 用 得 到 了 全 社 会 的 广 泛 关 注 ，获 得
1
反激开关电源的工作原理
了 越 来 越 广 泛 的 应 用 。 在 各 种 建 筑 物 中 、公 路 交 通 上、在某些电网供电困难特定的场合，光伏发电显得 尤 为 重 要 。 在 整 个 光 伏 发 电 系 统 模 块 中 ，辅 助 电 源 模块是最基本的也是最重要的部分，它为驱动模块、 控 制 模 块 和 各 种 芯 片 提 供 不 同 等 级 的 隔 离 电 源 ，因 此 ，辅 助 电 源 提 供 电 压 的 可 靠 性 对 系 统 整 体 的 稳 定 运行起着至关重要的作用。光伏面板的输出电压会 随 着 光 照 强 度 和 外 界 温 度 变 化 而 变 化 ，是 一 个 时 刻 变化的输出量，因此，系统需要宽电压输入范围的开 关电源，使其能够输出纹波小、高精度和稳定的直流 电压 。 [1-6]
启动阶段后期：考虑到反激式变换器的效率，在 原有的基础上加上一个辅助绕组。初期启动一两个 周期后，辅助绕组建立了电压回路后，芯片的供电电 源由反馈绕组提供。
工 作 阶 段 ：正 常 的 启 动 后 ，功 率 管 MOSFET 导 通 ，此 时 能 量 储 存 在 变 压 器 的 一 次 侧 ，二 次 侧 由 于 二 极 管 的 反 置 不 能 形 成 回 路 。 关 断 时 ，一 次 侧 的
关键词：开关电源；光伏逆变器；反激变换器；UC3842
中图分类号：TN34
文献标识码：A
文章编号：1674-6236（2019）02-0117-04
Design of auxiliary power in the photovoltaic power system
一种光伏发电系统中辅助电源设计
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒ ｔ ｆｔｅ ｗ ｄ ｏｔ ｇ ｕｐ ｔ ｆｔ ｅ ｐ ｏ ｏ ｏ ａ ｃ ｃ ｌ ｎ ｔ ｅ ｐ ｏｏ ｏ ａｃ ｐ ｗｅ ｅ － ｓｒ ｃ ： ｃ ｏ ｄ ｎ ｔ ｈ ｒ ｃｅ ｓｉ ｏ ｉ ｅ ｖ ｌ ｅ ｏ ｔ ｕ ｈ ｔｖ ｈ ｉ ｅ ｌ ｉ ｈ ｈ ｔｖ ｈ ｉ ｏ ｒｇ ｎ ｏｈ ｉ ｃ ｈ ａ ｏ ｈ ｓ
压 为 ２ Ｖ 的单 端 反激 式开 关 电源 ， 为光 伏 发 电 系统 中的 逆变 控 制 系 统 等提 供 了可 靠 的 供 电 电压 。实 验 测试 结 果 表 ４
明。 所设计的电源具有优 良的稳压性 能 。 而且 电压纹波小 、 负载调整率和 电压调整率低 。 目前该 电路 已作为辅助 电
ｐｗ ｒｓｐｌ ｈｓｇｏ ｏａｅｒ ｕａ ｏ ｅｆ ｍ ｎ ｅａｄｉ ｈｓｌ ｕｐｔ ｏｔ ｅｒ ｐｅｌｗ ｌ ｄａｊｓ ｅｔ ａｅａｄ ｏ ｅ ｕ ｐｙ ａ ｏｄｖｌ ｇ ｅ ｌｉｎｐｒ ｒ ａ ｃ ，ｎ ｔ ａ ｗ ｏｔｕ ｌ ｇ ｐｌ， ａ ｄｕｔ ｎ ｒｔ ｎ ｔ ｇ ｔ ｏ ｏ ｖ ａ ｉ ｏ ｏ ｍ
ｅ ｔ ｎｓ ｅ ａｓ ｉ ｈｎ ｏ ｅ ｕｐｙｏ ｉ — ｄｄｆ ｂ ｃ ｅｉｎｄｂ ｓｄｏ ｉｈｉｔ ｒｔ ｎ ｒｅ － ｏ ｅ ｒ ｉ ￣ｔ ａｏ ｍ， ｗｔ ｉ ｐｗ ｒｓｐ ｌ ｆ ｎ ｅ ｅ ｙ ａｋｉ ｄｓ ｅ ａｅ ｎ ｈ — ｅ ａ ｄａ ｄｇｅｎｍ ｄ ｃ ｇ ｓ ￣ｅ ｎ ｌ ｓ ｇ ｇ ｎｇ ｅ
光伏电源逆变器的设计(毕业设计论文)
光伏电源逆变器的设计摘要随着传统的三大化石能源日渐枯竭，绿色能源的开发和利用将会得到空前的发展，太阳能作为世界上最清洁的绿色能源之一，起并网发电备受世界各国普遍关注。
而光伏并网发电系统的核心部件，如何可靠的高质量地向电网输送功率尤为重要，因此在可再生能源并网发电系统中起点能变换作用的逆变器成为了研究的一个热点。
为此本文仍然采用“全桥逆变+LC滤波+工频升压”的逆变电源设计方案。
整个系统设计分为SPWM波形产生电路、H桥驱动及逆变电路、欠压过流保护电路。
在SPWM波形产生环节，本文采用脉宽调制芯片SG3525的为核心。
由文氏桥振荡电路产生50Hz的正弦波基准信号。
然后经过精密整流、放大等处理输入到SG3525的补偿信号端，从而输出SPWM波。
最后进行死区延时，输入到驱动电路中。
在驱动电路设计环节中，本文采用两片IR2110半桥驱动芯片构成全桥驱动电路。
输出侧逆变电路中开关管选用耐压值高的MOSFET。
然后经过工频变压器进行升压到市电，供家用电器使用。
对输入、输出进行采样，实时监控是否欠压、过流，进行保护动作。
最后，给出额定功率为500W（输入电压12V输出交流220V）的单相逆变器样机的试验波形。
关键词：光伏电源，逆变器，SPWM，SG3525，IR2110DESIGN OF PV POWER INVERTERABSTRACTIn recent years, photovoltaic technology has broad application. As our country's new energy law enacted, the photovoltaic power system in our country will have a broader space for development. Inverter is an important component in PV system. Its performance has great influence on the application of photovoltaic system. Currently, the domestic pure sine wave output inverter mainly uses 50Hz transformer for raising the output voltage, this paper is still developed an inverter by using the “Full-bridge circuit + LC filter + Isolator transformer”design proposal. The whole system is divided into SPWM waveform generator circuit, H bridge driver circuit and the inverter circuit, low voltage and over-current protection circuit.In SPWM waveform generation part, this paper uses SG3525 PWM chip core. The Wien bridge oscillation circuit generates 50Hz sine reference signal. After this signal precision rectification, amplification and other processing of the compensation signal input to the SG3525-side, so this part output the SPWM wave. Finally, the SPWM signals enter into the driving circuit after dead-time delay.In the design of drive circuit part, using two IR2110 half-bridge driver chips constitute a full-bridge driver circuit. The output side of inverter switch circuit selects high voltage value MOSFET. Then through 50Hz transformer, boost to the mains for household appliances. Testing the samples of the input and output voltage, real-time monitoring is under-voltage, over current, protection action.Finally, rated power for 500W (Input voltage 12V, Output communication 220V) single-phase ac inverter prototype test waveforms have been given.KEY WORDS：PV power, Inverter, SPWM, SG3525, IR2110目录前言 (1)第1章系统设计概述 (3)§1.1 光伏电源逆变器的基本结构和设计要求 (3)§1.1.1 系统的基本结构 (3)§1.1.2 系统的基本设计要求 (3)§1.2 系统电源设计 (4)§1.3 逆变电路 (4)§1.3.1 逆变电路的基本工作原理 (4)§1.3.2 电压型逆变电路 (5)§1.4 SPWM调制技术 (5)§1.4.1 理论基础 (6)§1.4.2 单极SPWM调制方式 (6)§1.4.3 双极性SPWM调制方式 (8)第2章SPWM调制电路 (9)§2.1 SG3525芯片介绍 (9)§2.1.1 功能结构 (9)§2.1.2 SG3525特性 (9)§2.2 单极性SPWM调制电路 (11)§2.2.1 SPWM调制电路结构 (11)§2.2.2 正弦波发生器 (11)§2.2.3 精密整流电路 (13)§2.2.4 误差放大及加法电路 (14)§2.2.5 SPWM调制 (15)§2.2.6 时序控制电路 (17)第3章逆变电路 (19)§3.1 IR2110芯片介绍 (19)3.1.1功能结构 (19)§3.1.2 IR2110特性 (20)§3.2 驱动电路设计 (21)§3.3 输出滤波器设计 (23)§3.4 保护电路设计 (24)第4章系统调试 (27)§4.1 信号板电路的调试 (27)§4.2 信号板与H桥联调 (29)§4.3 保护电路调试 (30)结论 (32)参考文献 (33)附录 (36)前言逆变器（INVERTER）就是一种直流电转化为交流电的装置，一般是把直流电逆变成220V交流电。
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光伏逆变辅助电源的设计
摘要：为了设计光伏逆变器的辅助开关电源，电路结构采用电流型隔离式单端反激的控制方式，通过实验得出设计的电路适合光伏逆变电源的结论。
该实验涉及开关电源的一些基本设计指标、变压器磁芯及绕组的设计、反馈及稳压电路的设计。
设计的辅助电源已经用于光伏逆变器上，运行稳定，输出纹波小，变压器无发热现象，达到了设计目标。
关键词：开关电源；变压器；脉宽控制芯；UC3842
0 引言
随着我国电力电子技术的不断革新以及光伏发电技术的广泛应用，研究光伏逆变电源内部的供电部分具有较大的实用价值。
本文针对光伏逆变电源中辅助电源的特点，设计了一种隔离式单端反激的多路输出开关电源，它具有小体积、高性能和便于实现多路输出等优点。
1 原理与设计
1．1 辅助电源工作原理
隔离式单端反激电源电路结构原理如图1所示。
隔离式单端电源是指高频变压器作为主要隔离器件，且变压器磁芯仅工作在其磁滞回线一侧。
所谓反激式系指开关功率管VT1导通时，在初级电感线圈中储存能量，而当VT1关闭时，初级线圈中储存能量再通过次级线圈感应释放给负载。
其电路工作过程如下：
当MOS管VT1导通时，电流从电池正极经脉冲变压器上端流经脉冲变压器至下端，再从功率管VT1的D极至S极，最后返回至电池负极。
电流在流过脉冲变压器时它在变压器初级电感线圈中做功储存了能量。
经变压器耦合，使变压器次级产生了一个上负下正的电压，该电压同时使与变压器次级相连接的二极管VD处于反偏压状态，所以二极管VD截止。
在变压器次级回路无电流流过，既没有能量传递给负载。
当MOS管VT1截止时，因电感线圈的自感电动势作用，电流方向变成了上负下正，经耦合，变压器次级电感线圈中的电压反转过来，即上正下负，从而使二极管导通，初级上电压经二极管整流成为直流单向脉动电压，该电压给输出电容C充电，同时在负载RL上也有了电流IL流过。
1．2 开关电源的设计
1．2．1 技术指标
具体技术要求为：
(1)输入电源电压：DC 24 V，48 V，110 V，220 V，330 V±99 V。
(2)输出电压电流：VCC1=15 V±0．15 V，0．7 A；VDD1=5 V±0．05 V，0．3 A；VCC2=12 V±0．12 V，0．1 A；VCC3=15 V±0．15 V，0．2 A；VCC4=24 V±0．24 V，0．1 A；VCC5=24 V±0．24 V，0．3 A。
(3)额定输出功率：30 W，最大输出功率40 W。
(4)电压调整率：<1％，1I(I指额定输出电流)。
(5)负载调整率：<1％，0．2～1I。
(6)纹波系数：VPP≤200 mV。
(7)整机效率：多路电源>80％。
(8)工作环境温度：-10～+45℃。
(9)温升：<35％。
(10)过载承受能力：1．1I(10 min)。
1．2．2 开关电源主回路
主回路开关管选用电压驱动型功率管IRF530，与传统的反激自激式开关电源中的晶体管相比，具有频率高，驱动控制简单，驱动功率小的优点。
为了减小开关管的开关应力，设计了与初级电感并联的RC缓冲电路，吸收关断过电压的能量。
为了满足输出低纹波的要求，输出由TL431构成的精密光耦反馈电路与多级电容滤波。
1．2．3 变压器的设计
设计高频变压器首先应该从选择磁芯开始，然后是确定绕组的匝数。
设计过程中需要了解与磁芯相关的多种特性及参数，需要进行各种参数计算和校验。
本文设计的变压器与传统线性变压器相比，具有体积小，重量轻，能量传递效率高，易于改装等优点。
变压器磁芯计算：
反激式开关电源高频变压器磁芯计算可按面积乘积法(AP)计算。
式中：AP单位为cm4；P0为输出面积，单位为W；Ae为磁芯截面积；Aw是窗口面积；D占空比选为0．4；η效率选为0．8；Kw为窗口面积的利用系数值为0．4；J=400 A／cm2；△B=Bm-Br。
AP计算值可简化为：
式中Bm-Br取值0．15 T。
查表则可直接选用EE25型磁芯，为了留出足够的功率余量，实际选用EE28型磁芯。
1．2．4 各输出绕组与绕线
变压器初次线圈匝数计算公式：
式中：f为工作频率，值为150 kHz；B为铁心磁感应强度值为1 000 T；S为容量，S=(s／0．11)2×0．8，其中s为铁芯截面积，单位为cm2；Vi为输入电压；Vo为输出
电压。
次级线圈匝数计算公式：
式中△V取值为1．5。
考虑到集肤效应，绕线不易太粗，并且尽量覆盖磁芯面积，可以采用多根并绕的方式。
另外，绕制高压侧的3个绕组时，应尽量绕在磁芯的中间位置，即离磁芯的上、下端部都要有一定的距离，且在磁芯上、下端都缠上几毫米的胶带，这样可以保证与低压侧的绕组在开关电源变压器内部有足够的距离。
2 实验
2．1 实验主电路
主电路如图2所示。
该电路采用在变压器初级加上RCD箝位的反激变换器，6路输出；控制电路以
UC3842为核心，再配以少量的外接元件。
在整个电源运行系统中，电源系统实施的是个负反馈过程。
如某种原因使输出电压上升时，则采样回路把上升的信号采集至系统放大器，即UC3842的反向端，经内部比较后输出一个减窄脉冲的过程，经脉冲变压器传递至次级，使次级的导通等面积相应减小，从而使输出电压下降。
同理，当输出电压下降时，也可理解为一个相反的过程，使输出电压上升。
2．2 实验结果分析
直流电压经R1向UC3842的第7脚提供电压，当电压大于17 V时电路启动。
启动后，反馈绕组通过D3，D4，C7，C8给UC3842供电；R7，R8组成光耦发射极信号输出端引入至第2脚内部的高速放大器的反相输入端，最终形成电源系统负反馈，使输出电压稳定。
电源在额定功率输出时，主回路输出电压1 5 V，比较光滑。
纹波峰峰值约为140 mV，
整机效率达到90％，对于短路过流情况也能够给予芯片很好的保护，达到了设计目标。
实验输出电压波形如图3所示。
3 结语
本文设计的辅助开关电源工作稳定，输出纹波小，变压器无发热现象。
经投入到光伏逆变电源系统，具有良好的工作性能，证明了设计的正确性。