一種最大功率跟蹤逆變器的設(shè)計與實現(xiàn)

　　2．1 IR2101逆變電路

　　IR2101逆變電路原理圖如圖3所示，H1、H2為IR2101集成驅(qū)動芯片，VQ1、VQ2、VQ3、VQ4為MOS管，Up、Un、Vp、Vn是SPMC75F2413A單片機(jī)中輸出的兩相四路PWM波。其中Up、Un是一相PWM波的上下臂，Vp、Vn為另一相PWM波的上下臂，由于單片機(jī)中輸出的PWM波不能驅(qū)動大功率MOS管，因此利用IR2101的電容自舉功能，通過二極管VD1、VD2(采用肖特基管所具有的快恢復(fù)功能，提升電容充電電壓，關(guān)斷過程減少消耗能量)對自舉電容C1、C2進(jìn)行充電，以此提升驅(qū)動MOS管的信號電壓，使其具有擴(kuò)大信號輸出的功能，擴(kuò)大后的信號PWM波就能有序地控制VQ-1、VQ2、VQ3、VQ4的通斷，在逆變電路中同一相的上下臂的驅(qū)動信號是互補(bǔ)。

圖3 　IR2101逆變電路原理圖

　　當(dāng)Up輸入高時，HO輸出也為高，通過IR2101的電容自舉功能，就能控制VQ1導(dǎo)通，此時由于LO輸出為低，不能驅(qū)動VQ2，因此VQ2處于關(guān)斷狀態(tài)，同時Vp也輸入一個高電平，即HO為高，使VQ4處于導(dǎo)通狀態(tài)，而此時VQ3處于關(guān)斷狀態(tài)，因此T1→VQ1→R5(負(fù)載)→VQ4→GND形成一個通路。反之，當(dāng)Up、Vp為低電平，Un、Vn為高電平時，即電流的主要流向為T1→VQ3→R5(負(fù)載)→VQ2→GND，4個MOS管開關(guān)器件有序地交替通斷，進(jìn)而在R5(負(fù)載)處形成了交流電。在實際應(yīng)用中為了防止上下臂同時導(dǎo)通而造成短路，在軟件設(shè)計的過程中，添加了死區(qū)時間，來保護(hù)整個電路。

　　2．2 斬波電路

　　斬波電路原理圖如圖4所示，該電路主要用于進(jìn)行最大功率跟蹤，其電源為獨立電壓源，R6(30 Ω／30 W)為功率電阻，其主要作為電源內(nèi)阻，R7、R8是為了檢測負(fù)載端的電壓值而形成的分壓電路，通過Ud1進(jìn)行檢測，將檢測結(jié)果返回到單片機(jī)中進(jìn)行處理，通過調(diào)節(jié)PWM波的占空比，進(jìn)而控制VQ5開啟與關(guān)斷的時間。當(dāng)檢測到Ud1X(R7+R8)／R8的值大于一半時，單片機(jī)就會將斬波電路的占空比調(diào)大，讓其通過的電壓增大，進(jìn)而使其值接近光伏電池的一半，如果檢測到其值小于一半的時候，會將占空比調(diào)小，讓其通過的電壓變小，這樣通過跟蹤電壓來實現(xiàn)頻率的跟蹤功能。

圖4 斬波電路原理圖

　　2．3 最大功率跟蹤模型分析

　　本設(shè)計為了實現(xiàn)最大功率的跟蹤模型，如圖5所示電路，使得內(nèi)阻R8和外阻Rb相等，Ud的電壓為電池電源的一半就可以得到電池輸出功率最大了，這種情況應(yīng)用于線性電路中，但是在非線性電路中也可以利用這個原理，本項目通過電壓跟蹤的功能，實現(xiàn)最大功率的跟蹤，主要通過調(diào)節(jié)PWM波的占空比大小實現(xiàn)本功能。

圖5 最大功率的跟蹤模型