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基于MSP430F169的模拟装置

时间:04-13 来源:互联网 点击:

波,最终效果比较理想。

  电路与程序设计

  DC-AC电路

  DC-AC逆变器由振荡原理的D类功率放大器构成,利用负反馈的高频自激,产生幅度较弱的高频振荡叠加在工频信号上,经过比较器产生高频SPWM开关信号通过浮栅驱动器驱动MOS管半桥。自振荡逆变器框图如图4所示。DA-AC逆变器原理图如图5所示。

  由于负反馈在工频上是稳定的,因此输出的信号的放大倍数由R2与 R4的分压比决定,而自振荡(产生的SPWM)频率可通过微调补偿网络中的电阻、电容值进行调整,实际中综合考虑损耗和滤波电路的设计,选定频率约为28kHz,保证输出电压在功率电源HVDC范围内,比例放大系数选为12。这种逆变器自身闭环,整个电路只使用一个比较器,可以根据负载的变化自动调整SPWM的占空比,使输入/输出电压始终成比例关系。

  设计时,使用两个上述的构成平衡桥式DA-AC变换器,以LM393做逆变的比较器,配合自带死区的IR21094浮栅驱动器驱动IRF540功率MOS管,获得了较高的效率和极低的失真度。

  过流保护及自恢复电路

  电流I在采样电阻上产生的电压经过LM358放大10倍后与参考电压比较,超过则输出低电平, C7经过二极管迅速放电,使#SD信号被拉低,浮栅驱动器输出被关闭,向单片机报警。同时I变小,运放1脚(如图6)输出高电平,+5V经过R17对C7充电,经过一段时间达到浮栅驱动器的高电平门限时,再次打开场效应管。这样可以保证过流时迅速关断输出,关闭一段时间后自行试探,在故障消除后可自动恢复。

  欠压报警指示,实时显示当前入口处Ud电压

  欠压时MPPT算法将自动使输出为零,功率最小。单片机实时采样Ud电压后在液晶上显示,小于25V时报警。

  控制电路与控制程序

  在功率电源入口处用470k与20k金属膜电阻分压到合适电压后进行电压采样,电流则由40毫欧电阻高端采样后经隔离差动放大器HCPL7800放大后再由仪表放大器AD620转换成单端电压,送给A/D采样,其中HCPL7800和AD620带有48倍的增益,将电压放大到2V左右,保证采样电流有足够的精度。功率最大时有

  测试方法与数据、结果分析

  测试仪器选用:数字示波器TDS1002;4位半数字万用表VC9807A+;20M数字信号源RIGOL DG1022;双路可跟踪直流稳定电源HY1711。测试框图如图8所示。

  测试方法:

  ①最大功率点跟踪功能:在60V输入电压情况下,根据测试数据表1改变RS与 RL(30賬36),记录电压表2与电压表1的示数。

  ②频率相位跟踪功能:根据测试数据表2改变输入信号UREF从45Hz~55Hz步进,从示波器观察频率跟踪的速度和输出电压的频率,以及两者的相位差,记录在测试数据表2中。

  ③效率:额定RS=RL =30偈保锹嫉缪贡1、电压表2,电流表1、电流表2的示数,效率=UoIo/UiIi

  ④失真度:用示波器FFT观察显示波形,记录基波和各次谐波的幅度。

  测试数据:

  ① 数据记录:各数据列于表1~表3中。

  表1 最大功率点跟踪

  ③输出过流保护和自恢复功能:将输出短路,电路进入过流保护,指示灯亮,液晶屏显示报警,除去短路后报警消失,电路恢复正常。

  ④输入欠压保护和自恢复功能:调节输入电压 ,当电压表2显示电压低于25V时液晶屏显示报警。再提高电源电压,报警消失,电路重新正常工作。

  结束语

  为了较好地实现频率相位跟踪、DA-AC逆变、欠压及过流自恢复保护等功能,本设计基于MSP430F169单片机,采用较少元件、较低成本的模拟方案,设计了模拟电路,实现了光伏并网发电模拟装置的设计,具有较强的实用性

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