CN201285523Y - 风光互补独立逆变电源的直流稳压电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种风光互补独立逆变电源的直流稳压电路，包括卸载电阻、太阳能电池和风机电源、并联于该电源两端的稳压电容，卸载电阻与卸载功率管的输出回路串联后再并接在电源两端，卸载功率管由一个电机控制芯片的PWM输出信号控制。本实用新型所设计的直流稳压电路，采用硬件电路和软件控制相结合的方式，整个电源系统巧妙地借助一片电机专用控制芯片，利用其富裕的PWM输出引脚，在产生逆变驱动信号的同时，借助软件PI调节器的控制，合理驱动稳压卸载功率管的导通时间，从而使得直流侧电容电压始终稳定在系统设计的上限电压处，具有控制简单，减少成本、系统不会出现直流过压故障等优点。

Description

风光互补独立逆变电源的直流稳压电路

技术领域

本实用新型涉及一种风光互补独立逆变电源的直流稳压电路，属于新能源综合利用、独立逆变电源领域。

背景技术

风光互补独立逆变电源，其直流侧有两个输入源，即风机输出经三相整流后的直流能量和太阳电池阵列输出的直流能量。由于这两种输入源都具有很强的不稳定性，因此在逆变电源的直流母线上还并联有电解电容，起到稳定直流电压的作用。这样，实际上逆变电源在工作时，其直流输入由母线上的稳压电容提供。也就是说，风机和太阳能电池阵列输出的直流电都先储存在直流母线的稳压电容里，而后再经过单相H桥逆变成220V/50Hz的正弦交流信号，供负载使用。

对于一个容量确定的独立逆变电源来说，由于直流输入电压受其设计上限制约，再加上系统体积和成本的限制，其直流侧稳压电容的参数选择不宜过大。这就要求风机或者太阳电池的输出电压必须稳定控制在逆变系统直流输入的上限点处。常规控制通常采用纯硬件电路卸载风机和太阳能电池的电源电压来保证直流侧母线电压不会超过系统设计的上限值。这种硬件设计电路的控制思想是：当检测到直流母线电压高于电路设计的比较阈值时，就启动卸载电路工作，将风机或者太阳电池的输入能量经大功率卸载电阻消耗掉，以此来保证直流母线电压不会超过系统设计上限。这种方法电路实现虽较为简单，但缺点是所需物理器件较多，会增加硬件成本，同时，由于它是单点阈值开关控制型的，会使得电容电压较难稳定，而且极易出现在阈值点附近来回震荡的现象。

实用新型内容

鉴于上述，本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种风光互补独立逆变电源的直流稳压电路，以实现系统直流电压的稳压控制。

为完成本实用新型的目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种风光互补独立逆变电源的直流稳压电路，包括卸载电阻、太阳能电池和风机电源、并联于该电源两端的稳压电容，其特征在于：

所述卸载电阻与一个卸载功率管的输出回路串联后再并接在所述电源两端；

该卸载功率管由一个电机控制芯片的PWM输出信号控制。

所述电机控制芯片的PWM输出端与所述卸载功率管的控制端之间串接由晶体管与分压电路串联构成的放大电路。

本实用新型所设计的直流稳压电路，采用硬件电路和软件控制相结合的方式，整个电源系统巧妙地借助一片电机专用控制芯片，利用其富裕的PWM输出引脚，在产生逆变驱动信号的同时，借助软件PI调节器的控制，合理驱动稳压卸载功率管的导通时间，从而使得直流侧电容电压始终稳定在系统设计的上限电压处。具有控制简单，减少成本、系统不会出现直流过压故障等优点。

附图说明：

图1是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作详细说明。

本实用新型为一种风光互补独立逆变电源的直流稳压电路，如图1所示，它包括卸载电阻R4、太阳能电池和风机电源U、并联于该电源两端的稳压电容C，卸载电阻R4与卸载功率管Q3的输出回路串联后再并接在太阳能电池和风机电源U的两端，卸载功率管Q3由一个电机控制芯片IC的PWM输出信号控制。

电机控制芯片IC的PWM输出端与卸载功率管Q3的控制端之间串接由晶体管与分压电路串联构成的放大电路。

其中：

电机控制芯片IC的PWM输出端经电阻R3接晶体管Q1和Q2的基极，晶体管Q1和Q2的发射极并接，然后再经由R1和R2组成的电阻分压电路接至卸载功率管Q3的控制端。为了增强电路驱动能力，Q1与Q2采用典型的推挽连接。

本实用新型的控制原理如下：

太阳能电池阵列的输出能量UDC或风机输出的能量经整流后接入系统。电机控制芯片IC中的软件实时检测直流母线电压的大小，并将其与系统设计的直流电压上限值进行比较，而后采用软件PI调节控制的方法(即采用软件编程的方法做一个标准的比例-积分调节器)，将调节量转换为控制Q3功率管工作的脉宽量。若反馈的直流母线采样电压大于系统控制给定的上限值，则PI调节器的输出值增大，并同时控制Q3导通工作的时间增长；若反馈的直流母线采样电压不大于系统控制给定的上限值，则PI调节器的输出值减小，并同时控制Q3导通工作的时间减少。这样当功率管Q3工作在开关状态时，系统的直流母线侧能量就会经卸载电阻R4、Q3形成回路。当Q3导通时，直流侧输入的能量就会经卸载电阻消耗掉；当Q3关断时，直流侧输入能量则储存在电解电容C中，从而实现逆变电源直流侧电压的稳定控制。

由于该实用新型相比常规的控制电路，减少了电压阈值比较控制电路，完全采用软件数字PI调节的控制算法，因此降低了整个系统的生产成本；同时，由于系统直流母线侧稳压控制是20ms周期调节的(这是指用来控制直流侧母线电压的软件PI调节器的调节时间设置为20ms，控制周期固定，调节间隔较小，从而能够达到准确可靠的效果)，因而能准确可靠地保证该电压始终稳定在系统的设计上限值处，不会出现系统直流过压的故障。

本实用新型已应用于由北京自动化技术研究院研制的风光互补独立型系列逆变电源中。此处仅以JHQM-801C系统为例介绍，该系统设计参数如下：

●直流输入-----36V，其上限设计为45V；

●系统容量-----800W；

●交流输出-----220V/50Hz；

●控制器-----电机专控芯片MC68HC908MR16，具有6路PWM输出引脚；

●直流供电电压Vcc＝+12V；

●卸载电阻R4-----1.5Ω/60W；

●C-----直流稳压电解电容63V/3300，4组并联；

稳压控制其它电路参数：R1＝10K；R2＝25Ω；R3＝10K；Q1(NPN型三极管)＝5551；Q2(PNP型三极管)＝5401；Q3(MOSFET)＝美国快捷70N15；D1＝FR107；L1为卸载电阻散热风扇。

Claims (3)

1.一种风光互补独立逆变电源的直流稳压电路，包括卸载电阻、太阳能电池和风机电源、并联于该电源两端的稳压电容，其特征在于：

所述卸载电阻与一个卸载功率管的输出回路串联后再并接在所述电源两端；

该卸载功率管由一个电机控制芯片的PWM输出信号控制。

2.如权利要求1所述的风光互补独立逆变电源的直流稳压电路，其特征在于：

所述电机控制芯片的PWM输出端与所述卸载功率管的控制端之间串接由晶体管与分压电路串联构成的放大电路。

3.如权利要求2所述的风光互补独立逆变电源的直流稳压电路，其特征在于：

所述分压电路由为电阻分压电路。

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