太陽能交流發(fā)電系統(tǒng)是由太陽能電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池共同組成;太陽能直流發(fā)電系統(tǒng)則不包括逆變器。逆變器是一種電源轉(zhuǎn)換裝置，逆變器按激勵方式可分為自激式振蕩逆變和他激式振蕩逆變。主要功能是將蓄電池的直流電逆變成交流電。通過全橋電路，一般采用SPWM處理器經(jīng)過調(diào)制、濾波、升壓等，得到與照明負(fù)載頻率、額定電壓等相匹配的正弦交流電供系統(tǒng)終端用戶使用。有了逆變器，就可使用直流蓄電池為電器提供交流電。

單片F(xiàn)PGA來實現(xiàn)太陽能并網(wǎng)逆變控制器設(shè)計方案

首先數(shù)據(jù)采集芯片在FPGA的控制下采集的市電電壓與逆變器輸出電壓進行鎖相，保證了逆變器輸出電壓與市電電壓保持相位一致，用鎖相環(huán)輸出的正弦信號作為電壓電流雙環(huán)控制的基準(zhǔn)信號。電壓電流控制環(huán)在基準(zhǔn)信號、濾波電感電流、輸出電壓的反饋信號的控制下通過PI調(diào)節(jié)等控制策略產(chǎn)生用于SPWM的調(diào)制波，該調(diào)制波與三角波通過SPWM產(chǎn)生模塊即可產(chǎn)生SPWM波作為全橋逆變開關(guān)管的開關(guān)控制信號。

芯片中還有用于DC-DC的PWM控制信號，通過采集DC-DC輸出電壓值來實時調(diào)節(jié)PWM脈沖寬度，保證DC-DC輸出的高直流電壓的穩(wěn)定。輸入欠壓輸出過流保護模塊保證在光伏電池輸出電壓過低時、輸出過流時及時關(guān)斷SPWM和PWM信號，保證設(shè)備的安全。

電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙環(huán)控制方案是高性能逆變電源的發(fā)展方向之一，雙環(huán)控制方案的電流內(nèi)環(huán)擴大逆變器控制系統(tǒng)的帶寬，使得逆變器動態(tài)響應(yīng)加快，非線性負(fù)載適應(yīng)能力加強，輸出電壓的諧波含量減小。本設(shè)計擬采用以濾波電感電流為內(nèi)環(huán)被控量的電感電流內(nèi)環(huán)電壓外環(huán)雙閉環(huán)控制。

電感電流內(nèi)環(huán)電壓外環(huán)控制方式的控制原理框圖如圖2所示，電壓給定信號與輸出電壓反饋信號比較得到電壓誤差，經(jīng)過PI電壓調(diào)節(jié)器產(chǎn)生電感電流給定信號，再與電感電流反饋信號比較而得的電流誤差信號經(jīng)過PI電流調(diào)節(jié)器形成控制量，對逆變器實施控制。

基于IC 4049的太陽能逆變器方案

IC 4049的N2門用作振蕩器。它的作用是為逆變器分頻提供方波。

采用N3至N6門作為緩沖器，使電路不依賴于負(fù)載。

持續(xù)改變電壓從緩沖器相位對電流放大器晶體管T1和MOSFET的底部是有用的。 T2。這些晶體管與實際變化的電壓協(xié)調(diào)工作，并將其升壓到輸出晶體管T3和MOSFET的底部。 T4。

這些生產(chǎn)功率晶體管以完全振蕩擺動，提供總電池電壓。

產(chǎn)生的能量來自太陽能電池板，用于為輸出負(fù)載供電。

DC-AC全橋變換器的設(shè)計

在系統(tǒng)主回路設(shè)計模塊，通過DC-AC全橋設(shè)計變換器含有的前后兩級，前級模塊含有逆變結(jié)構(gòu)，后級模塊的功能為輸出電壓開關(guān)極性。對于每一級都設(shè)置四個功率開關(guān)器件，作為公路變化器件，其選型十分的重要，需要確定功率開關(guān)器件的額定電壓與額定電流，考慮整個系統(tǒng)設(shè)計的散熱思路，以及封裝器件的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與環(huán)境之間具有的熱阻、最大結(jié)溫度等，為此本文將逆變器的高壓控制模塊與低壓控制模塊隔離開而設(shè)立。

前級的DC-AC全橋變換器的低壓控制模塊，而低壓控制區(qū)域在沒有經(jīng)過高頻變壓器升壓之前實際的工作電壓就是蓄電池輸出電壓幅值范圍12-14V。

假如逆變器直接連接太陽能電池板，太陽能電池板輸出功率為100W/12V的規(guī)格，輸出的電流最大數(shù)值為10A。對于前一級的DC-AC全橋模塊含有四個功率開關(guān)模塊，其含有的電壓等級在14V之上，額定的電流最小數(shù)值為10A，為此本文將前一級變換器的四個公開開關(guān)器件選擇的為IRL系列，漏源模塊的兩個級之間具有的反向擊穿的電壓數(shù)值為55V。在柵源兩級門檻的電壓為10V為條件下，漏極電流的數(shù)值最大額為30A，在正常工作條件下可以滿足實際的應(yīng)用，完全的滿足于低壓控制區(qū)域下的電流電壓需求。