專利名稱：風(fēng)光互補(bǔ)獨(dú)立逆變電源的直流穩(wěn)壓電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)光互補(bǔ)獨(dú)立逆變電源的直流穩(wěn)壓電路，屬于新能源綜合利用、 獨(dú)立逆變電源領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
風(fēng)光互補(bǔ)獨(dú)立逆變電源，其直流側(cè)有兩個(gè)輸入源，即風(fēng)機(jī)輸出經(jīng)三相整流后的 直流能量和太陽電池陣列輸出的直流能量。由于這兩種輸入源都具有很強(qiáng)的不穩(wěn)定 性，因此在逆變電源的直流母線上還并聯(lián)有電解電容，起到穩(wěn)定直流電壓的作用。 這樣，實(shí)際上逆變電源在工作時(shí)，其直流輸入由母線上的穩(wěn)壓電容提供。也就是說， 風(fēng)機(jī)和太陽能電池陣列輸出的直流電都先儲(chǔ)存在直流母線的穩(wěn)壓電容単，而后再經(jīng) 過單相H橋逆變成220V/50Hz的正弦交流信號，供負(fù)載使用。
對于一個(gè)容量確定的獨(dú)立逆變電源來說，由于直流輸入電壓受其設(shè)計(jì)上限制約，再加 上系統(tǒng)體積和成本的限制，其直流側(cè)穩(wěn)壓電容的參數(shù)選擇不宜過大。這就要求風(fēng)機(jī)或者太 陽電池的輸出電壓必須穩(wěn)定控制在逆變系統(tǒng)直流輸入的上限點(diǎn)處。常規(guī)控制通常采用純硬 件電路卸載風(fēng)機(jī)和太陽能電池的電源電壓來保證直流側(cè)母線電壓不會(huì)超過系統(tǒng)設(shè)計(jì)的上 限值。這種硬件設(shè)計(jì)電路的控制思想是當(dāng)檢測到直流母線電壓高于電路設(shè)計(jì)的比較閾值 時(shí)，就啟動(dòng)卸載電路工作，將風(fēng)機(jī)或者太陽電池的輸入能量經(jīng)大功率卸載電阻消耗掉，以 此來保證直流母線電壓不會(huì)超過系統(tǒng)設(shè)計(jì)上限。這種方法電路實(shí)現(xiàn)雖較為簡單，但缺點(diǎn)是 所需物理器件較多，會(huì)增加硬件成本，同時(shí)，由于它是單點(diǎn)閾值開關(guān)控制型的，會(huì)使得電 容電壓較難穩(wěn)定，而且極易出現(xiàn)在閾值點(diǎn)附近來回震蕩的現(xiàn)象。
實(shí)用新型內(nèi)容
鑒于上述，本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種風(fēng)光互補(bǔ)獨(dú)立逆變電 源的直流穩(wěn)壓電路，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)直流電壓的穩(wěn)壓控制。
為完成本實(shí)用新型的目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是
一種風(fēng)光互補(bǔ)獨(dú)立逆變電源的直流穩(wěn)壓電路，包括卸載電阻、太陽能電池和風(fēng) 機(jī)電源、并聯(lián)于該電源兩端的穩(wěn)壓電容，其特征在于
所述卸載電阻與一個(gè)卸載功率管的輸出回路串聯(lián)后再并接在所述電源兩端；
該卸載功率管由一個(gè)電機(jī)控制芯片的PWM輸出信號控制。
所述電機(jī)控制芯片的PWM輸出端與所述卸載功率管的控制端之間串接由晶體
管與分壓電路串聯(lián)構(gòu)成的放大電路。
本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的直流穩(wěn)壓電路，采用硬件電路和軟件控制相結(jié)合的方式，整個(gè)電 源系統(tǒng)巧妙地借助一片電機(jī)專用控制芯片，利用其富裕的p畫輸出弓i腳，在產(chǎn)生逆變驅(qū)動(dòng)
3信號的同時(shí)，借助軟件PI調(diào)節(jié)器的控制，合理驅(qū)動(dòng)穩(wěn)壓卸載功率管的導(dǎo)通時(shí)間，從而使 得直流側(cè)電容電壓始終穩(wěn)定在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的上限電壓處。具有控制簡單，減少成本、系統(tǒng)不 會(huì)出現(xiàn)直流過壓故障等優(yōu)點(diǎn)。

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圖1是本實(shí)用新型的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
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以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作詳細(xì)說明。
本實(shí)用新型為一種風(fēng)光互補(bǔ)獨(dú)立逆變電源的直流穩(wěn)壓電路，如圖1所示，它包 括卸載電阻R4、太陽能電池和風(fēng)機(jī)電源U、并聯(lián)于該電源兩端的穩(wěn)壓電容C，卸載
電阻R4與卸載功率管Q3的輸出回路串聯(lián)后再并接在太陽能電池和風(fēng)機(jī)電源U的兩 端，卸載功率管Q3由一個(gè)電機(jī)控制芯片IC的PWM輸出信號控制。
電機(jī)控制芯片IC的PWM輸出端與卸載功率管Q3的控制端之間串接由晶體管 與分壓電路串聯(lián)構(gòu)成的放大電路。
其中
電機(jī)控制芯片IC的PWM輸出端經(jīng)電阻R3接晶體管Ql和Q2的基極，晶體管 Ql和Q2的發(fā)射極并接，然后再經(jīng)由Rl和R2組成的電阻分壓電路接至卸載功率管 Q3的控制端。為了增強(qiáng)電路驅(qū)動(dòng)能力，Ql與Q2采用典型的推挽連接。 ' 本實(shí)用新型的控制原理如下
太陽能電池陣列的輸出能量UDC或風(fēng)機(jī)輸出的能量經(jīng)整流后接入系統(tǒng)。電機(jī)控 制芯片IC中的軟件實(shí)時(shí)檢測直流母線電壓的大小，并將其與系統(tǒng)設(shè)計(jì)的直流電壓上 限值進(jìn)行比較，而后采用軟件PI調(diào)節(jié)控制的方法(即采用軟件編程的方法做一個(gè)標(biāo) 準(zhǔn)的比例-積分調(diào)節(jié)器)，將調(diào)節(jié)量轉(zhuǎn)換為控制Q3功率管工作的脈寬量。若反饋的 直流母線采樣電壓大于系統(tǒng)控制給定的上限值，則PI調(diào)節(jié)器的輸出值增大，并同時(shí) 控制Q3導(dǎo)通工作的時(shí)間增長；若反饋的直流母線采樣電壓不大于系統(tǒng)控制給定的上 限值，則PI調(diào)節(jié)器的輸出值減小，并同時(shí)控制Q3導(dǎo)通工作的時(shí)間減少。這樣當(dāng)功 率管Q3工作在開關(guān)狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)的直流母線側(cè)能量就會(huì)經(jīng)卸載電阻R4、 Q3形成回 路。當(dāng)Q3導(dǎo)通時(shí)，直流側(cè)輸入的能量就會(huì)經(jīng)卸載電阻消耗掉；當(dāng)Q3關(guān)斷時(shí)，直流
ii輸入能量則儲(chǔ)存在電解電容c中，從而實(shí)現(xiàn)逆變電源直流側(cè)電壓的穩(wěn)定控制。
由于該實(shí)用新型相比常規(guī)的控制電路，減少了電壓閾值比較控制電路，完全采用軟件 數(shù)字PI調(diào)節(jié)的控制算法，因此降低了整個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)成本；同時(shí)，由于系統(tǒng)直流母線側(cè)穩(wěn) 壓控制是20ms周期調(diào)節(jié)的(這是指用來控制直流側(cè)母線電壓的軟件PI調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)時(shí)間 設(shè)置為20ms，控制周期固定，調(diào)節(jié)間隔較小，從而能夠達(dá)到準(zhǔn)確可靠的效果)，因而能 準(zhǔn)確可靠地保證該電壓始終穩(wěn)定在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上限值處，不會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)直流過壓的故障。
本實(shí)用新型已應(yīng)用于由北京自動(dòng)化技術(shù)研究院研制的風(fēng)光互補(bǔ)獨(dú)立型系列逆變
4電源中。此處僅以JHQM-801C系統(tǒng)為例介紹，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)如下 *直流輸入—…36V，其上限設(shè)計(jì)為45V;
* 系統(tǒng)容量…—800W;
* 交流輸出…—220V/50Hz;
* 控制器-----電機(jī)?？匦酒琈C68HC卯8MR16，具有6路PWM輸出引腳；
* 直流供電電壓Vcc=+12V;
* 卸載電阻R4-——1.5Q/60W;
* C-…-直流穩(wěn)壓電解電容63V/3300, 4組并聯(lián)；
穩(wěn)壓控制其它電路參數(shù)Rl= 10K; R2-25Q; R3=10K ; Ql (NPN型三極管)=5551 ; Q2 (PNP型三極管)=5401 ; Q3 (MOSFET) 二美國快捷70N15 ; D1=FR107; Ll為卸 載電阻散熱風(fēng)扇。
權(quán)利要求1. 一種風(fēng)光互補(bǔ)獨(dú)立逆變電源的直流穩(wěn)壓電路，包括卸載電阻、太陽能電池和風(fēng)機(jī)電源、并聯(lián)于該電源兩端的穩(wěn)壓電容，其特征在于所述卸載電阻與一個(gè)卸載功率管的輸出回路串聯(lián)后再并接在所述電源兩端；該卸載功率管由一個(gè)電機(jī)控制芯片的PWM輸出信號控制。
2. 如權(quán)利要求1所述的風(fēng)光互補(bǔ)獨(dú)立逆變電源的直流穩(wěn)壓電路，其特征在于 所述電機(jī)控制芯片的PWM輸出端與所述卸載功率管的控制端之間串接由晶體管與分壓電路串聯(lián)構(gòu)成的放大電路。
3. 如權(quán)利要求2所述的風(fēng)光互補(bǔ)獨(dú)立逆變電源的直流穩(wěn)壓電路，其特征在于 所述分壓電路由為電阻分壓電路。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)光互補(bǔ)獨(dú)立逆變電源的直流穩(wěn)壓電路，包括卸載電阻、太陽能電池和風(fēng)機(jī)電源、并聯(lián)于該電源兩端的穩(wěn)壓電容，卸載電阻與卸載功率管的輸出回路串聯(lián)后再并接在電源兩端，卸載功率管由一個(gè)電機(jī)控制芯片的PWM輸出信號控制。本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的直流穩(wěn)壓電路，采用硬件電路和軟件控制相結(jié)合的方式，整個(gè)電源系統(tǒng)巧妙地借助一片電機(jī)專用控制芯片，利用其富裕的PWM輸出引腳，在產(chǎn)生逆變驅(qū)動(dòng)信號的同時(shí)，借助軟件PI調(diào)節(jié)器的控制，合理驅(qū)動(dòng)穩(wěn)壓卸載功率管的導(dǎo)通時(shí)間，從而使得直流側(cè)電容電壓始終穩(wěn)定在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的上限電壓處，具有控制簡單，減少成本、系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)直流過壓故障等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G05F1/10GK201285523SQ20082012360
公開日2009年8月5日 申請日期2008年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月6日
發(fā)明者劉建芳, 張婷婷, 鄒昭平, 鞠洪新 申請人:北京自動(dòng)化技術(shù)研究院