并网逆变器设计2（直流转换部分）

并网逆变器设计2（直流转换部分）

这一节介绍并网逆变器的直流转换部分。

为什么要进行直流转换？我们知道，小功率并网逆变器的功率等级比较低，太阳能电池单板在30v左右，最大功率200-300w，一般家用总共功率大概算作600-2000瓦，在220v逆变环节，220v交流电全桥整流出来电压为308v，同样道理，逆向变换成220v交流电的时候同样需要至少308v直流。但一般由于要留一定的余量，考虑到驱动电路以及最大最小电压的时候可能会产生失真，所以，直流电压一般确定为400v。而家用太阳能电池板即使是全部串联起来进行逆变，很多情况下电压不够400v。而且在太阳能电池发电高峰期不一定是供电高峰期，在大规模光伏电站的时候往往会直接最大功率跟踪，往电力系统输送峰值功率。在小功率光伏电站，我个人认为不会采用这种方式，而改用将最大功率输出的电能存储到铅蓄电池里。这样可以保证发电系统能够以最大的效率发电，并且不影响电网。一般的铅蓄电池额定电压为12伏，串联两个为24v。24伏刚好是最佳的配合电池板发电的电压。因为电压等级相差不大，很简单的电路拓扑就能实现最大功率跟踪。

前面提到问什么要进行直流转换，相信读完上一段类容就基本明白了。简单一点的讲，发电储电环节电压等级为24-30v左右，而逆变需要400v直流才能稳定的转换出电网220v交流电压等级。

接下来开始设计一台直流转换器，规格为24DC-400DC。另外为了保证低压侧24-30伏直流电路部分的安全，电路采用带高频开关变压器作为电气隔离的直流转换器。

首先分析电路基本结构。

1半桥电路，此电路输出下，相同匝数绕组出来的电压要比推挽式电路低一半，要想达到推挽式电路输出电压，绕组要增加一倍。需要用大电容进行电源电压分压，EMI问题较小，电路需要加入死区电压，以防止上下两只管子直通，损坏管子。

2全桥电路，此电路可以输出等效于推挽式电路相同的电压，在相同匝数绕组条件下。EMI问题也较小。但成本高，需要四只功率管，也需要加入死区电压电路。

3推挽式电路。此电路优点是元件较少，驱动不需要自举部分，脉冲稳定，适合功率比较大的地方，并且绕组匝数少。但是EMI问题稍微严重，可以加强滤波以及屏蔽来减少其影响。

接下来就介绍采用推挽式电路进行设计。变压器参数及绕法可以参考网上600瓦纯正弦逆变器设计里面的变压器设计，这里主要讨论电路。

首先，将24v电压转换为12v直流用来给震荡芯片供电，供电转换是一块集成dcdc芯片，lm2596。电路可以调节电压，将电压调到12v左右。然后给SG3525芯片。这是一块输出两路反方向的pwm波的芯片，这两路分别驱动推挽式电路的一只功率管子，频率可以通过外接电容和电阻大小决定。具体计算参考此芯片的手册。最后考虑到其输出的电流和吸收电流的最大值不够大，可以加两只对管进行增强图腾输出能力，在这采用tip42和41两只达林顿管子。最后将这个信号给两只大功率MOS管，这里采用型号IRFP2907。具体参数可以查手册。最后将输出接至三绕组开关变压器初级绕组。变压器采用中心抽头的形式，中心抽头接至电源正极。

然后是高压侧。高压侧有两个等级输出电压，一个是15v左右低压，给逆变驱动芯片供电，另一个是400v高压，给逆变功率供电。这两个电源经过快恢复二极管（耐高压，可以用fr307型号）进行整流，滤波，然后将两个电源共地。为了加强滤波效果，可以在电容滤波输出端加一个100uh的电感，电流承受能力为5A以上。最后根据需要加装输出保险管，低压部分可以采用自恢复贴片保险丝。整个电路图如下：