小型风力发电系统正弦波逆变器设计

ICL8038产生。正弦波的频率由R2、R3和C1来决定，f=0．15／(R2+R3)C1，为调试方便，将R2及R3都用可调电阻，R1用来调整正弦波失真度。在实验中测得当f=50 Hz时，R2+R3=9．7 kΩ，其中C1=0．22 μF。正弦波信号产生后一路经过精密全波整流，得到馒头波uc。另一路经过比较器得到与正弦波同频率，同相位的方波ub，uc与1 V基准电压经过加法器后得到ud。ud输入到SG3524的1号脚，2脚与9脚相连，这样ud和锯齿波将在SG3524内部的比较器进行比较产生SPWM波uc。将得到的两路驱动信号加到驱动电路的光耦原边，就可以实现正弦脉宽调制。
1．3 保护电路
过流保护是利用SG3524的10脚加高电平封锁脉冲输出的功能。当10脚为高电平时，SG3524的11脚及14脚上输出的脉宽调制脉冲就会立即消失而成为零。过流信号取自电流互感器，经整流后得到电流信号，加至过流保护电路上。过流信号经过精密整流加至电压比较器LM339的同相端。当过流信号使同相端电平比反相端参考电平高时，比较器将输出高电平，则二极管将从原来的反向偏置状态转变为正向导通，并把同相端电位提升为高电平，这一变化将使得电压比较器一直稳定输出高电平封锁脉冲，则DC—DC电路停止工作。在正常状态下，比较器输出零电平，不影响DC—DC电路工作。过流保护电路如图4所示。

2 实验结果分析
为了验证上述设计的可行性，在1 kW风力发电实验平台上进行试验。采用直流电机模拟风力机，发电机使用永磁同步发电机，由8只12 V／200 Ah的蓄电池进行串并联构成蓄电池组，端电压48 V。输入滤波电容：450 V／2 000μF，输出滤波电感：8 mH，滤波电容：4．7 μF。采用800 W白炽灯泡作为阻性负载和阻抗角为20°的感性负载条件下对逆变器输出波形进行分析，如图5所示。

对实验结果进行分析，逆变器输出电压为220±5 V，频率50 Hz±0．5％，THD5％，特别是在蓄电池电压在42—53 V波动时仍然能较好的保持输出波形。

3 结论
通过实验实际测试了正弦波逆变器的性能，从实验结果来看，电路工作稳定，输出电压波形平滑，抗干扰能力强，具有较好的正弦度。本文所设计的采用2片集成脉宽调制电路芯片分别控制推挽电路和全桥逆变电路，以及通过SPWM控制方法设计的逆变电源成本低、结构简单、稳定性高、易于市场化，适合牧区、海岛、通信基站等工况复杂、用电量较小的地区使用的小型风力发电系统。