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单相光伏逆变器

小功率光伏并网逆变器控制的设计

摘要：阐述了一种小功率光伏并网逆变器的控制系统。该光伏并

网逆变器由DC/DC变换器与DC/AC变换器两部分组成，其中DC/DC

变换器采用芯片SG3525来控制，DC/AC变换器采用数字信号处

理器TMS320F240来控制。由于DSP实时处理能力极强，采用合

适的算法能确保逆变电源的输出功率因数非常接近1，输出电流

为正弦波形。该控制方案已经在实验室得到验证。

1引言

21世纪，人类将面临着实现经济和社会可持续发展的重大挑战。

在有限资源和保护环境的双重制约下能源问题将更加突出，这主

要体现在：①能源短缺；②环境污染；③温室效应。因此，人类

在解决能源问题，实现可持续发展时，只能依靠科技进步，大规

模地开发利用可再生洁净能源。太阳能具有储量大、普遍存在、

利用经济、清洁环保等优点，因此太阳能的利用越来越受到人们

的广泛重视，成为理想的替代能源。文中阐述的功率为200W太

阳能光伏并网逆变器，将太阳能电池板产生的直流电直接转换为

220V/50Hz的工频正弦交流电输出至电网。

2系统工作原理及其控制方案

2.1光伏并网逆变器电路原理

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单相光伏逆变器

太阳能光伏并网逆变器的主电路原理图如图1所示。在本系统

中，太阳能电池板输出的额定电压为62V的直流电，通过DC/DC

变换器被转换为400V直流电，接着经过DC/AC逆变后就得到

220V/50Hz的交流电。系统保证并网逆变器输出的220V/50Hz正

弦电流与电网的相电压同步。

图1电路原理框图

2.2系统控制方案

图2为光伏并网逆变器的主电路拓扑图，此系统由前级的DC/DC

变换器和后级的DC/AC逆变器组成。DC/DC变换器的逆变电路可

选择的型式有半桥式、全桥式、推挽式。考虑到输入电压较低，

如采用半桥式则开关管电流变大，而采用全桥式则控制复杂、开

关管功耗增大，因此这里采用推挽式电路。DC/DC变换器由推挽

逆变电路、高频变压器、整流电路和滤波电感构成，它将太阳能

电池板输出的62V的直流电压转换成400V的直流电压。

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单相光伏逆变器

图2主电路拓扑图

DC/AC逆变器的主电路采用全桥式结构，由4个MOS管（该管内

部寄生了反并联的二极管）构成，它将400V的直流电转换成为

220V/50Hz的工频交流电。

2.2.1DC/DC变换器控制方案

DC/DC变换器的控制框图如图3所示。控制电路是以集成电路

SG3525为核心，由SG3525输出的两路50kHz的驱动信号，经门

极驱动电路加在推挽电路开关管Q1和Q2的门极上。为保持DC/DC

变换器输出电压的稳定，将检测到的输出电压与指令电压进行比

较，该误差电压经PI调节器后控制SG3525输出驱动信号的占空

比。该控制电路还具有限制输出过流过压的保护功能。当检测到

DC/DC变换器输出电流过大时，SG3525将减小门极脉冲的宽度，

降低输出电压，进而降低了输出电流。当输出电压过高时，会停