3:光伏发电系统
光伏发电系统主要有三大部分,光伏电池组,逆变器,控制器。光伏电池组产生的电能先是通过控制器储存到蓄电池中,再由蓄电池输出稳定的直流电给逆变器部分,通过逆变器逆变成为交流电供交流负载使用。我们此次研究的主题主要是其中的逆变器部分,分析其中的逆变电路。
二:逆变电路的初步设计
逆变电路初步设计为三个部分,第一部分为DC-DC震荡电路部分,计划用555定时器作为主要电器元件完成此项功能。第二部分为DC-AC变流电路部分,拟使用全桥逆变电路,其中的开关元件使用IGBT绝缘栅晶体管。第三部分为LC滤波电路部分,用以滤掉不用的频率成分,提高分析电路的精度。试验中我们使用了Multisim仿真软件进行了理论的分析,并且建立的大量的测试以及计算。
1:Multisim仿真软件
Multisim本是加拿大图像交互技术公司(Interactive Image Technoligics简称IIT公司)推出的以Windows为基础的仿真工具,被美国NI公司收购后,更名为NI Multisim。我们此次使用的是NI Multisim14,这是当前最新版本的仿真软件,对于电路分析,以及计算有这强大的帮助。其中包括了我们所需要的几乎所有元器件,所以在进行实际操作之前以及理论分析之前,使用此仿真软件进行电路的分析以及数据的计算很有必要。利用NI Multisim 14可以实现计算机仿真设计与虚拟实验,其中包括了大量的分析方法以及计算方法,可以轻松的使用运行键已检查当前设计电路的理论运行情况,最重要的是它可以拥有实际中难以直接获取的元器件,不用将现实中的元器件进行特殊电路处理来达到要求,大大减少了实验的时间。其中所有的元器件基本都可以获得,修改电路方便快捷,同时也节省了试验中的元器件的损耗。由于软件的理论化不存在现实中的实际误差,理论计算方便,不用如现实中实验频繁的接线换线,避免了大量因为接线的操作错误而导致的实验误差。
2:震荡电路的设计
震荡电路有石英晶体振荡电路,555振荡电路,还有传统的RLC以及RC震荡电路。RLC以及RC振荡电路输出的波形不够稳定,且振幅不够稳定,频率控制起来极为不便;晶振电路适用于频率需要较高的场合,且其频率稳定性很好,频率稳定在1MHz-100MHz都没有问题。但是电路相对比较复杂,并且我们此次所需要的频率并不高,所以我们选定了以555计时器作为核心元器件的555振荡电路。
传统的基于555计时器的震荡电路如图(1)所示,当电源VCC接通时,555的OUT输出端输出高电平,同时电源VCC通过R1和R2向电容C1进行充电,等到电容C1上的电压达到了TRI端的阈值电压(2/3VCC)时,DIS端开始将C1中的电放掉,此时OUT输出端输出低电平。当电容电压降到1/3VCC时,重新对电容C1进行充电完成一个循环,这样周而复始的充电放电形成震荡,使OUT端输出矩形波。如下图(2)所示。对于此经典的电路我们不做过多的分析,我们在此基础上进行了改进,希望可以控制其占空比从而使其输出电压更大一文献综述
关于DC-DC震荡电路部分,拟使用两个555计时器组成可控输出占空比的矩形波发生器。如图(3)所示。电路的特点是矩形波的占空比可以由输入电压VDD来控制,占空比的改变不会改变的原来的振荡频率。
电路的原理是两个555定时器同时受公共的定时电容C2上的电压来触发翻转,左侧的555执行定时电容的放电操作,形成大范围的锯齿波振荡,而右侧的555在一个锯齿波的周期内,根据CON端外部输入的基准电位,可以提前触发翻转,形成占空比受控的矩形波输出。CON端的基准电压越低,第二个555触发得延迟时间越小,则其占空比越小。反之CON端的基准电压越高,第二个555定时器触发得延迟时间越长,即越晚被触发,则占空比就越大。