LPC2131新能源发电系统中的逆变与并网技术研究(14)
双降压式半桥逆变器拓扑中功率管的数量与半桥式逆变器拓扑中的一样，多了两个续流二极管VD2、VD3，其优点在于：双BUCK电路结构具有内在的抗桥臂直通能力，提高可靠性；没有功率管体二极管的反向恢复问题，提高逆变器的变换效率。双降压式半桥逆变器拓扑的缺点在于：每个滤波电感半周期工作，铁芯工作于单象限，磁元件利用率较低，其结构比半桥式逆变器的复杂。
全桥式逆变器的优点在于：在相同的直流输入电压下，全桥式逆变器的输出交流电压是半桥式逆变器的二倍，可用于大功率场合；直流电压利用率高；因为逆变桥臂的输出电压存在零电压续流状态，可以实现三态调制，在低开关频率下也能获得更好的输出效果。全桥式逆变器拓扑的缺点在于：因为所用功率开关管是半桥式逆变器的二倍，所以成本增加、电路结构复杂、控制困难[10]。
根据实际情况以及现实条件，本文采用全桥式单相逆变器。
5.3 主电路控制策略
本文在调制方式上，选用PWM、SPWM。PWM控制技术就是利用半导体开关器件的导通和关断，把直流电压变成电压脉冲序列，控制电压脉冲的宽度和周期以达到变压的目的，或者控制电压脉冲宽度和脉冲序列的周期以达到变压变频的一种控制技术。PWM控制的目的是减少低次谐波，将谐波推向高次；以实现功率调节。PWM脉宽信号通常利用参考信号对三角波进行调制，具体实现就是通过参考信号与三角波交截产生一系列的脉冲信号，而此能量等效于参考信号所包的能量，此信号经过放大后来驱动功率管的开通关断，然后在输出端得到参考信号的过程。SPWM控制技术是在1964年由A.Schonung和H.Stemmler把通讯系统的调制技术应用逆变器而产生的。目前常用的逆变器控制技术是SPWM技术，SPWM是指按正弦规律变化的等效PWM波。SPWM控制的原理简单，通用性强，控制和调节性能好，是一种比较好的波形改善技术。
6 硬件设计
在前面章节的理论分析和仿真实验的基础上，本章进行系统硬件设计，包括主电路、硬件控制系统、驱动电路、输出滤波电路等。
6.1 硬件设计方案
硬件系统的结构示意图如图6.1所示：
图6.1 硬件系统结构框图
1）主电路：
主电路的拓扑结构为普通单相逆变器的电路结构，同时对主开关管设计了RC缓冲电路。
2）硬件控制系统：
本文的控制系统包括硬件控制电路和软件控制程序两部分。其中硬件控制电路由控制芯片及其外围电路组成。本文硬件控制电路以Philips公司的ARM7微控制器LPC2131为控制核心，它拥有一个8 路10 位A/D 转换器，并拥有6 路输出的脉宽调制器产生PWM 信号。
3）PWM驱动电路：
驱动电路是控制电路和主电路间的接口电路，它的性能将直接影响到主电路的工作情况。
4）输出滤波电路：
滤波电路由电容和电感组成，滤掉SPWM中的高次谐波，从而获得频率为50Hz的正弦波。
整个硬件电路设计的基本思想：由LPC2131实现SPWM输出，经过驱动电路和死区保护电路，产生四路PWM驱动分别送到四个MOS管的门极，经滤波电路滤波，获得工频正弦波电压。同时利用对输出电压的检测来实施过电压控制，防止系统因为过电压而受到损坏。
6.2 主电路设计
主电路的具体结构如图6.2所示