精品光伏并网发电毕业设计-定

2026/1/27 6:35:34

逆变并网模拟系统软件设计 11

片机检测到两路信号的相位差,并记录相位差的变化情况。主控单片机以模拟电网的相位为标准,经过数据处理控制输出的电压的频率,经过反复比较和逐次逼近,以实现相位跟踪[8]。

此方案中的比较器选择LM339,该电压比较器的特点是: (a)失调电压小,典型值为2mV;

(b)电源电压范围宽,单电源为2~36V,双电源电压为±1V~±18V; (c)对比较信号源的内阻限制较宽; (d)共模范围很大,为0~(Ucc-1.5V)Vo;

(e)差动输入电压范围较大,大到可以等于电源电压; (f)输出端电位可灵活方便地选用。 LM339外部管脚功能如表2-3所示:

表2-3 LM339管脚的功能表

Pin1 输出1 Pin2 输出2 Pin3 VCC Pin4 输入2反相端 Pin8 输入3反相端 Pin9 输入3同相端 Pin10 输入4反相端 Pin11 输入4同相端 Pin5 输入2同相端 Pin12 GND Pin6 输入1反相端 Pin13 输出4 Pin7 输入1同相端 Pin14 输出3 LM339类似于增益不可调的运算放大器。LM339含有四个比较器。每个比较器有两个输入端和一个输出端。两个输入端分别是同相端和反相端。

当同相端的输入电压高于反相端的输入电压,则输出端输出高电平。当同相端的输入电压低于反相端的输入电压,则输出端输出低电平。两个输入端电压差别大于10mV就能确保输出能从一种状态可靠地转换到另一种状态,因此,把LM339用在弱信号检测等场合是比较理想的[9]。LM339的输出端必须接一个上拉电阻,否则无法正常工作。上拉电阻阻值一般取3K~15K。 2.5.3 过流检测

此系统需要检测电流的地方有:逆变输出交流侧过电流检测;这部分的电流检测均采用霍尔电流传感器,霍尔传感器能够间接地测量电流信号;将霍尔传感器加在并网变压器上,用于逆变输出交流过流检测,当变压器中流过的电流增加时,霍尔元件两端的电压就会上升,将此电压信号经MAX197进行模数转换后送给主控单片机,由主控单片机处理之后进行限流处理[10]。

霍尔电流传感器是按照安培定律原理做成,即在载流导体周围产生一正比于该电流的磁场,而霍尔器件则用来测量这一磁场。因此,使电流的非接触测量成为可能。通过

陕西科技大学毕业论文(设计说明书) 12

测量霍尔电势的大小间接测量载流导体电流的大小。因此,电流传感器经过了电-磁-电的绝缘隔离转换。 2.5.4 欠压检测

欠压检测部分,这一部分就是检测直流电源输出的直流电压,采集的信号用于采用电阻分压,输出0~5V电压信号,此电压信号经MAX197 A/D转换后送入主控单片机进行数据处理;当检测到直流电源供电的电压低于要求的欠压保护的电压时,由主控单片机输出封锁信号,立刻封锁SPWM波的输出,使得DC-AC模块输出电压为零,实现欠压保护功能;当电压恢复正常后,主控单片机再重新开启SPWM波输出,桥式逆变主电路又恢复正常逆变工作状态。 2.5.5 SPWM波延时驱动电路

驱动桥式电路的MOS管选择6N60A。6N60A是一种具有高耐压值(600v)的MOSFET,常用于功率变换装置中快速开通和关断电力供应,门极电压,导通保持电压低。导通阻抗小,只有0.75?,通过最大电流为5A ,门极和源极之门需要电压低,只有10V。为了使得MOS管可靠的导通和安全关断,必须保障一个桥臂不能出现同一时刻上下管同时导通的情况,以避免出现桥式软件电路的损坏和发生危险,所以采用上下桥路脉冲时序延迟电路进行保护[11]。

经由正弦波与三角波比较产生的SPWM波,其中每一路SPWM波都用来驱动一个桥臂的上下两个MOS管的导通和关断,为了使上下两路信号互差导通和关断,设置的延路要达到使上桥臂导通在下桥臂关断后的一段时间之后,而上桥臂的关断要在下桥臂开通之前的一段时间之前,即也就是下桥臂开通要在上桥臂关断后的一段时间之后,如此反复。

这样以来得到的上下两路SPWM波的波形就如图2-11:

图2-11 SPWM波延驱动波形图

为了达到以上所说的功能,可以通过延时电路完成,将任何一路SPWM波用反向器分为两路信号,用于一个桥臂上下两个MOS管的驱动。将得到的两路信号分别送入延时,放电电路,以C相为例,图中TURN是单片机的控制信号,当TURN为真时,

逆变并网模拟系统软件设计 13

SPWM波形可以顺利输出。当欠压保护时,单片机发送低电平可以封锁信号输出。

由下图可知,根据需要选择不同的延时时间T,两路信号有着同样的电路结构,由两个电阻和一个电容构成。按照其中一路进行分析可知,电阻和电容构成的RC电路,时间常数t=R?C,则充电和放电的时间差?t=t1-t2,而我们要选择的死区时间为T=(4~5)?t。

SPWM波延时驱动电路图如图2-12所示:

图2-12 SPWM波延时驱动电路

只要合理的选择延迟时间,就可以使逆变触发既要使得MOS可靠安全的导通,又要延时间隔相对较小,提高逆变效率。

2.6 控制模块

控制模块以单片机为控制核心,采用快速单片机W77E58。

W77E58单片机是一款快速而且与8051兼容的微控制器,其内核经过重新设计,提高了时钟速度和存储器访问周期速度,在相同的时钟频率下,其指令执行速度是标准8051的1.5~3倍[12];此外,在相同的吞吐量及低频时钟情况下,电源功耗也降低;另外,W77E58单片机内含32KB的EPROM,具有1KB随机数据存储器。其外部引脚如图2-13:

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图2-13 W77E58单片机外部引脚图

特点: (a)8位处理器;

(b)最高40M时钟,4机器周期的指令执行速度; (c)与标准8051兼容的管脚; (d)与8051兼容的指令; (e)4个8位I/O口;

(f)扩展的4位I/O和等待信号线(44脚的PLCC或QFP封装提供); (g)三个16位计数/时器; (h)12级中断; (i)片上时钟源;

(k)两个增强的双工串口; (l)1K的片上外部存储器; (m)可编程看门狗;

(n)两个全速16位数据指针DPTR。

W77E58内部含有两个16位数据指针(DPTR和DPTRI),大大加快了程序对数据存储区的访问,可以使W77E58更加灵活迅速的与RAM和外设交换数据。W77E58还包含1KB只能用MOVX指令访问的片内SRAM,这样一般情况下不需要外扩RAM,可以大大节约单片机的口线。W77E58具有3个16位定时器,其功能和8052系列相似。在用作定时器时,每个计数周期可以设定为4个或12个时钟周期。W77E58同时还具有看门狗定时器,用来对系统进行监视。和80C52一样,为了减少功耗,W77E58提供了空闲IDLE和掉电POWERDOWN两种节电模式。

W77E58与8052在管脚及指令集上兼容。它具有8052的资源如:4个双向8位I/O


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