基于FPGA 的太陽能并網(wǎng)逆變器的研究

　　2.3.5 測量電路設(shè)計(jì)

　　電流測量電路設(shè)計(jì)

　　電流測量的可供選擇方案很多,常用的是運(yùn)用采樣電阻測量電流和電流霍爾測量電流方案。

　　系統(tǒng)的充電回路的過流量很大，采用電阻測量電流時(shí)，電阻發(fā)熱會很大，有明顯溫升，采樣電阻的阻值不穩(wěn)定，測量值誤差較大。由于控制回路對采樣電流測量的要求較高，這種測量方案不適宜。

　　我們選擇了霍爾電流測量電流的方案，霍爾電流測量方案同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)可供選擇的型號為TBC5LX、TBC10LX、TBC15LX等。其中TBC10LX的測量電流最大值為30A，恰好可以滿足我們測量需求。

　　霍爾電流傳感器輸入電流量，輸出電壓值。輸出電壓為4V/10A，考慮到AD采樣輸入電壓范圍，電流采樣后級加入同相放大電路做信號調(diào)理，實(shí)現(xiàn)信號電壓匹配。

　　考慮到對控制器的AD采樣端口的保護(hù)，在同相放大電路中選取了單5V供電的軌到軌運(yùn)放，限制了輸出電壓，起到了控制器采樣端口的保護(hù)作用。

　　電流測量電路的電路圖如下：

　　圖2.1.3 電流測量電路

　　電壓測量電路設(shè)計(jì)

　　電壓常用的測量方案是分壓電阻測量方案和電壓霍爾測量方案。

　　由分壓電阻測量電壓隔離需要使用線性光耦，測量電路會復(fù)雜些。使用霍爾測量電壓更加簡潔。我們選擇了電壓霍爾測量電路。

　　電壓霍爾輸出的是電流信號，可以直接通過接電阻轉(zhuǎn)換成電壓信號。這種方案很容易受到負(fù)載效應(yīng)的影響，測量精度差。電壓霍爾的輸出信號可以通過I-V轉(zhuǎn)換電路和反向電路轉(zhuǎn)換成與AD采樣端口電壓匹配的信號。

　　由于設(shè)計(jì)的電壓霍爾測量電路的信號中存在負(fù)壓信號，需要雙電源供電運(yùn)放，而雙電源供電的軌到軌運(yùn)放不常見。為了保護(hù)控制器的AD采樣端口，在電壓霍爾測量電路的輸出端加入了電壓鉗位電路，保護(hù)控制器的AD采樣端口。

　　電壓測量電路：

　　圖 2.1.4 電壓測量電路

　　2.3.6 電路控制策略

　　充電控制主要實(shí)現(xiàn)MPPT跟蹤和蓄電池充電保護(hù)兩個(gè)功能，在允許范圍內(nèi)應(yīng)保證可以從光伏電池側(cè)獲得最大功率。

　　MPPT控制策略采用改進(jìn)的擾動觀察法[5]進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤。BUCK輸出電壓與輸入電壓關(guān)系為

　　圖 2.1.7 光伏電池電特性

　　傳統(tǒng)的擾動法很難實(shí)現(xiàn)步長的自設(shè)定，要使系統(tǒng)具備比較優(yōu)越的性能，就要在非峰值點(diǎn)附近要增大調(diào)整步進(jìn)，在非峰值點(diǎn)附近要減小步進(jìn)。通過改變步進(jìn)，然后測得輸出功率變化量即可以知道步進(jìn)變化對輸出功率的影響。

　　為了優(yōu)化控制系統(tǒng)，由于在電壓很低處輸出功率很小，可以適當(dāng)增大步進(jìn)，加速系統(tǒng)啟動過程。在穩(wěn)態(tài)時(shí)應(yīng)給一個(gè)小擾動，使峰值發(fā)生變化時(shí)也能跟蹤到新的峰值點(diǎn)。如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者出現(xiàn)過壓過流，則退出MPPT控制系統(tǒng)?？刂屏鞒桃妶D2.3.6.1 。

　　2.1.8 MPPT控制流程圖