10-07日更新：62貼更新驅(qū)動(dòng)波形圖：

目前市面上的逆變器做來做去沒有任何新意，做一個(gè)純粹的逆變器，目前已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能符合實(shí)際需要了，比如光伏離網(wǎng)，光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)，通訊電力電源，此類應(yīng)用的逆變器，單純從逆變器本身已經(jīng)完全不能勝任在這些高端應(yīng)用的系統(tǒng)中了，純逆變有點(diǎn)到了山窮水盡的地步了。鑒于此，我一直想要一種非常靈活的系統(tǒng)方案,包含以下這些功能：

 

1，通訊功能，RS485工業(yè)總線，利用MODBUS協(xié)議完成所有信號(hào)，數(shù)據(jù)的輸入輸出，通過主機(jī)可以鏈接控制總線上N多個(gè)逆變器，這個(gè)功能在電信，電力逆變器的應(yīng)用上是必備，現(xiàn)場可以通過主機(jī)修改逆變器的所有參數(shù)，比如過壓，欠壓保護(hù)值，過載保護(hù)值，每臺(tái)逆變器都可以通過總線向主機(jī)報(bào)告所有運(yùn)行參數(shù)，故障狀態(tài)等等功能。

 

2，逆變、市電雙向切換功能，這個(gè)切換是無縫切換，要求切換時(shí)間越短越好，這次我的設(shè)計(jì)要求是在10MS內(nèi)，10MS對于極大多數(shù)的負(fù)載，這個(gè)時(shí)間足以保證負(fù)載的正常運(yùn)行，不會(huì)出現(xiàn)掉電不穩(wěn)的問題。由于可以雙向切換，比傳統(tǒng)UPS更加進(jìn)行智能的功率管理，這在我們經(jīng)常使用的太陽能，風(fēng)能等新能源行業(yè)里面具有非常大的意義，可以讓系統(tǒng)發(fā)電效率最高，讓電池運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)。

 

3，逆變、市電可選優(yōu)先供電，這個(gè)和雙向切換功能配合，共同完成系統(tǒng)的自由設(shè)定，切換過程無任何斷電，保證敏感性負(fù)載的運(yùn)作。

 

4, 人機(jī)界面，這個(gè)需要LCD和按鍵相互配合，LCD可以顯示逆變器的所有運(yùn)行參數(shù)，當(dāng)前的工作狀態(tài)，比如：輸入電池電壓，輸出電壓，輸出電流，輸出功率，當(dāng)前頻率，工作模式，如果與BMS系統(tǒng)通訊，甚至可以知道蓄電池剩余電量，工作時(shí)間預(yù)測等等。LCD菜單簡單易用，傻瓜型操作，這樣對于任何人使用都沒有難度。

 

5，控制方式，目前逆變器都是單電壓環(huán)控制，這樣的控制方式瞬態(tài)特性太差，帶很多負(fù)載的時(shí)候，波形并不好，特別是單極性調(diào)制的機(jī)器，帶非線性負(fù)載的時(shí)候，損耗太高，需要一種電壓電流雙環(huán)控制的模式，實(shí)時(shí)采樣電感電流，作為內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)，電壓外環(huán)，保證瞬態(tài)特性，和非線性負(fù)載造成的失真。

 

6，輸出電壓穩(wěn)壓控制，在提高瞬態(tài)特性的同時(shí)，最好進(jìn)行VRMS實(shí)時(shí)計(jì)算輸出電壓，這樣保證輸出有效值電壓的純粹性，在不同的負(fù)載下可以做到輸出電壓的有效值是符合設(shè)置的參數(shù)。

 

經(jīng)過這段時(shí)間的研發(fā)，軟，硬件已經(jīng)基本成熟，實(shí)現(xiàn)了上面所有功能。

后面我會(huì)將每個(gè)地方的電路圖一步步分別詳細(xì)解說，這個(gè)資料是全程開放，所有的電路圖都會(huì)出現(xiàn)。

它的基本參數(shù)是：

 

輸入電壓：DC20-DC31V，額定24VDC規(guī)范

輸出電壓：AC220V，可以通過按鍵，或者RS232/RS485設(shè)定范圍是AC180V-260V

輸出功率：2000W

頻率鎖相跟蹤范圍：45hz-65hz，對于50HZ電網(wǎng)，頻率跟蹤范圍是45 hz -55 hz,對于60HZ電網(wǎng)頻率跟蹤范圍是55 hz -65 hz.  如果超出以上識(shí)別的范圍，會(huì)自動(dòng)以50 hz默認(rèn)頻率運(yùn)行。

市電頻率可以自己映射到逆變器的輸出頻率，讓逆變器頻率追隨市電頻率。

無市電情況，可以自行選擇50HZ或者60HZ輸出，并且該參數(shù)可以自行整定。

市電、逆變可選優(yōu)先供電，可以通過按鍵開關(guān)設(shè)定。

LCD顯示所有工作狀態(tài)，以及所有故障狀態(tài)，故障狀態(tài)以故障代碼顯示。

 

切換邏輯：

逆變優(yōu)先模式：所有在逆變下發(fā)生的故障保護(hù)，比如：過壓，欠壓，過溫，過載，都可以切換到市電繼續(xù)讓負(fù)載運(yùn)行。短路情況下，不會(huì)切入市電，此時(shí)逆變器會(huì)關(guān)機(jī)，防止負(fù)載短路造成其他的故障。當(dāng)以上發(fā)生的任何故障，在解除之后，都可以重新在市電狀態(tài)切換回逆變狀態(tài)，繼續(xù)之前的工作模式運(yùn)行。

 

市電優(yōu)先模式：負(fù)載優(yōu)先從市電供電，逆變此時(shí)處于待機(jī)狀態(tài)，當(dāng)市電掉電，在10ms內(nèi)可以自動(dòng)轉(zhuǎn)換到逆變模式，讓負(fù)載不會(huì)掉電，當(dāng)市電重新到來的時(shí)候，將會(huì)切換到市電下繼續(xù)讓市電給負(fù)載供電，切換時(shí)間很短，只有5MS。

 

RS233/RS485通訊，此時(shí)可以通過PC端的軟件監(jiān)控到掛接在RS485總線上的每一臺(tái)機(jī)器的狀態(tài)，采用了MODBUS通訊協(xié)議，實(shí)現(xiàn)多機(jī)通訊，這個(gè)PC界面還在制作，晚點(diǎn)會(huì)發(fā)出來讓大家討論。有了這個(gè)通訊，遠(yuǎn)程監(jiān)控逆變器，已經(jīng)不是難事了。

 

 

以下是該機(jī)器的實(shí)物，板子三維是252mm*148mm*75mm

這是全貌，控制板在下面，旁邊放了一枚硬幣對比，可以看出控制板其實(shí)非常小，這還是采用單面貼片工藝。

控制板在主板上的位置：

這是前級(jí)升壓MOSFET，我不喜歡用多個(gè)管子并聯(lián)，我只做了2對TO-247封裝的位置，目前只裝了一堆，可以在調(diào)試

的時(shí)候提供方便，MOSFET不是并的越多越好，要考慮非常多的因素，做到精簡，只有精簡才可靠。

我在24V上采用的是IRFP4468這種牛管，耐壓100V,電流是290A，內(nèi)阻極小，價(jià)格是15一個(gè)。

這個(gè)部分就是MOSFET驅(qū)動(dòng)IC了，是一片TC4427提供過來，驅(qū)動(dòng)電流1.5A，足可以驅(qū)動(dòng)IRFP4468這類牛管。

DC-DC推挽部分的主變，采用的是EE55，前級(jí)是全程閉環(huán)的，所以這個(gè)地方加了一些其他的措施來完成，在電路圖發(fā)的時(shí)候

我會(huì)詳細(xì)解釋這個(gè)推挽部分，目前做出來實(shí)際的效果，類似于軟開關(guān)的效果了。輸入電流呈現(xiàn)正弦化，可以極大降低輸入電解

的溫升，電容再也不會(huì)發(fā)高燒了。

下面的是輔助電源部分，由于輸入和輸出全部隔離，而且信號(hào)處理方式上，需要給運(yùn)放提供正負(fù)電源，加上24V，

乃至以后48V那些高電壓輸入降壓給信號(hào)處理，需要一種極其穩(wěn)定的電源供電，反激電源在這個(gè)上面是不二選擇

畢竟整機(jī)的供電都是從此處得來，其他的地方做的再好，這個(gè)地方出問題，整機(jī)就變成廢鐵。

RHRP3060組成的高壓整流，這個(gè)東西大家都很熟悉。

下面的是H橋部分，采用了4個(gè)英飛凌的IGBT，型號(hào)是IKW30N60T,溝槽工藝的，導(dǎo)通壓降好像是在1.5V左右,在100度

的結(jié)溫下，都還有30A電流，并且提供5US的短路時(shí)間，足以扛這個(gè)功率段的所有感性負(fù)載了。做這個(gè)2KW上效率很棒。

我的并網(wǎng)3KW都是用這個(gè)IGBT完成了。

為了能保證驅(qū)動(dòng)的干脆與純凈，采用了TLP250光耦隔離驅(qū)動(dòng)，輸出級(jí)采用正負(fù)電壓供電，+12V,-5V，驅(qū)動(dòng)可以做到

很容易。

這個(gè)就是第二個(gè)輔助電源了，專門用來給IGBT驅(qū)動(dòng)供電，提供3路隔離電源，分別到TLP250光耦。

輸出端的部分，這個(gè)部分比較簡單，由于SPWM繼承了單極性，雙極性的所有優(yōu)點(diǎn)，電感要求不用太嚴(yán)格，電感量

從500uH一直到1mH都可以完全適用，降低了電感的繞線工藝，由于DSP發(fā)出的SPWM每個(gè)正弦周期是400個(gè)點(diǎn)，在

20Khz的載波上是全分辨率的調(diào)制，所以輸出的正弦波非常干凈和純粹，后級(jí)跟一級(jí)共模就可以解決輻射問題。

輸出端的采用了2個(gè)繼電器進(jìn)行逆變、市電的雙向切換，切換時(shí)間最長不超過10MS。保證電腦這類負(fù)載不會(huì)掉電。

市電，逆變的電壓采樣，都是用的隔離互感器，后續(xù)會(huì)打算直接采用電阻采樣，效果是一樣的。這個(gè)互感器實(shí)際上

效果并不怎么好，DSP做的實(shí)時(shí)交流有效值計(jì)算，所以輸出電壓的精度可以非常高。

大家有沒有發(fā)現(xiàn)，我遺漏了什么東西嗎？

推挽升壓為何我要采用TC4427這種專用驅(qū)動(dòng)IC呢，為何不直接采用三極管做的圖騰呢，這樣不是更加靈活和低成本嗎？