5KW非隔离性光伏逆变器Boost电路及基于DSP的MPPT控制(5)

2019-04-16 23:48

青岛理工大学毕业设计

实验过程中遇到了一个问题,MOS管总是被烧坏,在低压、小电流的情况下,情况比较良好,基本无尖峰电压。但是在高压、大电流(130V输入,380V输出)情况吸下,用示波器观察MOS管两端的电压发现,D-S之间存在很高的尖峰电压,这是导致MOS管损坏的原因,波形如下:

有图可知此时尖峰电压达到了171.85V,MOS管在这种情况下存在被击

穿的危险。

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当取RC中R=10C=20nf欧姆大功率,140V输入,380输出:

有图可知,MOS管在关断的过程中发生了震荡,究其原因:由于电阻存在一定的等效电感,与电容C发生LC震荡,因此应使用质量较好的无感电阻。

经过改进之后,在同样的电压、电流、负载、功率等级下选定RC参数如下,C=0.47nF,R=25欧姆:下图是在Ui=140V,Uo=380V,I=15A 情况下的电压电流的波形,发现波形比较标准,没有太大的尖峰电压或是尖峰电流,所以所选RC原件参数比较合理。

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下面看一下MOS管D-C两端的电压:

放大后的波形如下:

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由上图观察可知,在满足系统功率等级的情况下,所选RC吸收电路的参数符合产品的要求,能够在规定的电压、电流、功率、规定的开关频率下,使尖峰电压在允许的范围之内,是选用开关管的时候有了更大的余量,是产品更加的可靠,同时选用合适的管子降低了成本。 1.RC电容C偏大

电容端电压上升很慢,因此导致MOS管电压上升较慢,导致MOS管关断至次级导通的间隔时间过长,变压器能量传递过程较慢,相当一部分初级励磁电感能量消耗在RC电路上;另一方面电容过大,电容在一个开关周期所存储的能量很多,这些能量必须通过电阻释放,这就导致了电容所消耗掉的能量过多导致开关电源效率降低,同时电阻因为消耗太多能量而发热,因此对其需要进行散热,并且要增加其功率等级,增加了成本 。

2.RC电容C特别大(导致电压无法上升至次级反射电压)

电容电压很小,电压峰值小于次级的反射电压,因此次级不能导通,导致初级能量全部消耗在RC电路中的电阻上,因此次级电压下降后达成新的平衡,理论计算无效了,输出电压降低。 3.RC电阻电容乘积R×C偏小

电压上冲后,电容上储存的能量很小,因此电压很快下降至次级反射电压,电阻将消耗初级励磁电感能量,直至MOS管开通后,电阻才缓慢释放电容能量,由于RC较小,因此可能出现震荡,就像没有加RC电路一样。 4.RC电阻电容乘积R×C合理,C偏小

如果参数选择合理,MOS管开通前,电容上的电压接近次级反射电压,此时电容能量泄放完毕,缺点是此时电压尖峰比较高,电容和MOS管应力都很大。

实验波形如下所示:

4.7 检测采样电路

为保护单片机不受主回路的干扰,在它们之间进行电气隔离,本设计的检测采样电路中选用了线性光耦HCPL7800。HCPL7800结构简图如图4.9所示:

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图4.9 HCPL7800结构简图

HCPL7800工作带宽85KHz, 工作电压:VDD1 = +5V,VDD2 = +5V;最大输入电压:

U(Vin+-Vin-) = 200mV, 电压增益:8。

4.7.1 电压采样电路

电压采样电路如图4.10所示:

图4.10 电压采样电路

由图4.10知,光伏电池输出电压UPV经分压电阻后进入HCPL7800的输入端,再经HCPL7800的光隔和放大后输出,最后经差分放大电路放大后送入Atmega128单片机的AD0,由此可得式(4.9)、(4.10)、(4.11)。

Ua?R4(4.9) UPV

R3?R4


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