太陽能發(fā)電控制逆變器設計

　　1.4 PWM控制芯片

　　樣機采用SG3525作為PWM控制芯片。這是一種性能優(yōu)良、功能齊全和通用性強的單片集成控制芯片。它能夠輸出兩路PWM信號，信號的頻率可調、死區(qū)時間可以單獨設置。芯片內(nèi)部還含有欠壓鎖定電路、軟啟動電路、鎖存器，并具有PWM脈沖信號封鎖功能和振蕩器外部同步功能。它的輸出方式為推挽式，不但開關速度更快，而且驅動能力更強。因此，這款芯片被廣泛用于開關電源中。

　　圖3SG3525的原理圖圖3示出了SG3525的內(nèi)部結構。在應用中，SG3525的腳6和腳5分別接振蕩電容和電阻，腳7接一個放電電阻，它決定了死區(qū)時問的長短。輸出反饋信號加在誤差放大器（EA）的反相端腳1，與腳2的參考電壓比較后產(chǎn)生誤差信號以調制輸出信號的脈寬。腳11和腳14輸出PWM信號，用以驅動功放MOSFET。當輸入電壓或負載發(fā)生變化時，PWM信號的脈寬會隨之而變，以穩(wěn)定輸出電壓。腳8接一個電解電容以實現(xiàn)軟啟動。腳4和腳l0接有從MCU送來的控制信號，當過流或短路時會停止SG3525的振蕩輸出。腳9與一個比較器的輸出端相連。當短路發(fā)生時，比較器翻轉，將腳9的電平拉低，立即關斷輸出。

圖3 SG3525的原理圖

　1.5 功放

　　樣機的功放采用全橋電路。由SG3525的腳l1和腳14送來的信號，又各自分成兩路。一路直接驅動全橋的下管，另一路經(jīng)過自舉電路倒相后驅動上管。由于SG3525提供的兩個信號問存在一個死區(qū)，所以防止了同一側橋臂的上下兩管直通。在兩個下管的源極與地之間接有一個采樣電阻，采到的電流信號用于過載和短路的判斷。

　　2 MCU軟件設計

　　2.1 主要功能的實現(xiàn)方案

　?。?）蓄電池充電控制充電MOSFET的柵極由MCU的一個I／O口控制。當蓄電池電壓低于直充閾值時，MCU跳過PCA，直接輸出一個高電平信號打開充電MOSFET，使太陽板不間斷地向蓄電池充電。蓄電池電壓超過后，MCU接人PCA，改為PWM方式充電。充電的脈寬隨著蓄電池電壓的升高而逐漸變窄。達到充電上限后，再次跳過PCA，輸出一個低電平，完全關斷充電。

　?。?）直流輸出控制直流輸出MOSFET也由MCU的一個I／O口控制。蓄電池的電壓低于欠壓閾值時，MCU輸出關斷信號，停止放電。高于恢復閾值時，輸出開啟信號。

　　（3）直流和交流過載保護相關標準對戶用太陽能逆變器規(guī)定：逆變器過載20％時應輸出不少于一分鐘，過載50％時輸出不少于10S。程序巾定義了一個名為“過載量”的參數(shù)，它等于過載電流采樣值對持續(xù)時間的累積。一旦過載發(fā)生，程序便開始計算過載量。當過載量達到設定值時立即關斷輸出。

　?。?）直流和交流短路保護當檢測到短路發(fā)生時，立即啟動優(yōu)先級最高的外中斷程序，向SG3525的腳4和腳10送出短路保護信號，關斷其輸出。同時，切斷為逆變器供電的繼電器，使逆變器電源中斷。

　?。?）LED指示當檢測到太陽板的電壓時，“發(fā)電”LED點亮。當蓄電池電壓降到欠壓閾值后，“欠壓”LED點亮，只有電壓升到恢復閾值，“欠壓”LED才會熄滅。無論交流或直流的短路、過載故障發(fā)生，“過載”LED都會點亮。必須關機才能使其熄滅。在逆變器正常輸出時，“輸出”LED點亮。

　　2.2 主程序流程圖

　　圖4是主函數(shù)的流程圖。單片機上電后先初始化系統(tǒng)，允許中斷，開啟PCA。隨后進入無限循環(huán)。

　　在每個循環(huán)中依次完成下列任務：

　?。?）根據(jù)蓄電池電壓設置蓄電池的標志位，以決定直流輸出管的開關狀態(tài)。

　?。?）根據(jù)直流開關和交流開關的狀態(tài)（開或關）設置標志，以決定樣機是否開啟相應功能。

　?。?）查詢有無過載發(fā)生。如果有，則進入過載子程序，計算過載量并進行相應的處理。

　?。?）根據(jù)各種電氣參數(shù)和工作狀態(tài)，確定LED指示燈的亮、滅。

　　在主函數(shù)之外，還有6個中斷函數(shù)。其中定時器0、定時器1和定時器2中斷分別為PCA、直流過載保護和交流過載保護提供時基。直流短路中斷和交流短路中斷都是外中斷，一旦進入，會馬上切斷振蕩信號和功率管的電源，以保護樣機。PCA中斷在下面另作介紹。

圖4主程序流程圖

圖5PCA中斷流程圖