Форум силовой электроники и новой энергетики
www.21micro-grid.com
Целью этого поста является описание аппаратной конструкции однофазного фотоэлектрического инвертора, подключенного к сети. Я хочу поделиться им с вами. В нем есть много ценных схем, а также есть много вещей, о которых я не знаю. понять. Приглашаем всех к активному обсуждению!
1. Модуль ЦП В дополнение к самой низкой системе dsPIC30F3011 ЦП также включает в себя управление вентилятором, управление реле и 485 коммуникационных частей;
2. Модуль силового МОП-транзистора, такой как схема управления и обнаружение неисправностей ШИМ, помещен в силовой МОП-транзистор;
3. Модуль отбора проб тока и защиты от перегрузки по току;
4. Модуль выборки постоянного и выходного напряжения;
5. Модуль сетевого напряжения и фазовой блокировки;
6. Запасной модуль AD;
7. Модуль питания привода;
8. Модуль вспомогательного питания для всей системы!
Хорошая схема компоновки печатной платы:
При компоновке просто обратите внимание на расстояние утечки и плотность тока. Если расстояние между устройствами невозможно увеличить, в механическом слое можно сделать пазы толщиной не менее 0,8 мм. последнее следует соответственно увеличить ширину медной фольги каждой дорожки.
Верхний слой
Нижний слой
Нижняя пайка
Поскольку расчетный ток 48 В 5 кВт составляет около 104 А, ток всей машины составляет 104 А при максимальной выходной мощности. Три МОП-транзистора соединены параллельно, а ток, общий для всех каналов, составляет 34,6 А. Необходимо оставить некоторый запас. ток превышает 40 А, поэтому необходимо установить нижний резистор.
Открытие окон: помогает увеличить теплоотдачу медного листа и улучшить пропускную способность тока.
Конечно, у этой печатной платы также есть много недостатков.
1. Не рекомендуется делать двухслойные платы, так как на стоимости это существенно не сэкономит;
2. Цепь управления МОП-транзистором расположена слишком далеко, а сигнальный контур очень плохой;
3. Вокруг отверстия заземления имеются следы и устройства, которые не соответствуют правилам техники безопасности и не могут пройти испытание на выдерживаемое напряжение. Все остальные сигналы и устройства следует располагать на расстоянии более 6 мм от винтовых отверстий заземляющей сети.
Известные мне фотоэлектрические инверторы, подключенные к сети, имеют следующую структуру:
В зависимости от наличия изолирующего трансформатора он делится на тип изоляции и тип без изоляции. Тип изоляции можно разделить на высокочастотную топологию и низкочастотную топологию в зависимости от частоты трансформатора, как показано ниже. рисунок: Рисунок (а) двухтактный + неуправляемое выпрямление + полный мостовой инвертор Рисунок (б) полный мостовой инвертор + повышающий трансформатор промышленной частоты Рисунок (в) повышающий + полный мостовой инвертор, и на основе этого двухходовой; усиление для управления MPPT + мост H5/H6. Хаха, это чисто мое личное понимание, если что-то не так, поправьте меня!
Изображение ниже взято из книги «Солнечная фотоэлектрическая генерация электроэнергии, подключенная к сети, и ее инверторное управление_Чжан Син»
Представленный здесь однофазный фотоэлектрический инвертор мощностью 48 В, 5 кВт использует низкочастотную топологию с изоляцией трансформатора промышленной частоты.
1. Модуль ЦП В дополнение к самой низкой системе dsPIC30F3011 ЦП также включает в себя управление вентилятором, управление реле и 485 коммуникационных частей;
Основным управляющим чипом системы является dsPIC30F3011 от Microship, а процессорной частью является кварцевый генератор, тактовый генератор, сброс и т. д.
Для связи 485 используется чип ADM2483.
Схема управления реле переменного тока и схема управления вентилятором. ЦП генерирует уровень 0 или 1 для управления открытием и закрытием реле, а также остановкой и вращением вентилятора.
2. Модуль силового МОП-транзистора, такой как схема управления и обнаружение неисправностей ШИМ, помещен в силовой МОП-транзистор;
Общая схема силового МОП-транзистора, включая основную схему, привод оптопары, обратную связь по защите от перегрузки по току, реле переменного тока и сбор переменного тока.
главная цепь
Основная силовая схема, включая топологию и выбор силовых МОП-транзисторов. Сначала инвертируйте напряжение постоянного тока 48 В в низковольтное переменное напряжение, а затем используйте повышающий трансформатор промышленной частоты, чтобы повысить его до коммерческого напряжения 220 В. Здесь производится выборка H-моста, 4-канальных импульсов ШИМ, 2-канального напряжения постоянного тока 48 В, а отрицательные полюсы 2-канальных входов соединяются вместе, используя форму трех параллельно соединенных ламп. Расчетный ток 48 В, 5 кВт составляет около 104 А. Выбранная модель МОП-транзистора — IRFP4668PbF, номинальное напряжение — 200 В, ток — 130 А, корпус — TO-247AC.
Модуль изоляции драйвера оптопары использует HCPL-3120, очень распространенную высокоскоростную оптопару!
Сигнал защиты, подключенный к линии защиты от перегрузки по току, представляет собой цепь, которая предотвращает прямое соединение верхней и нижней трубок. В любом случае это схема защиты. Она подключается параллельно на обоих концах МОП-транзистора, чтобы определить, вышел ли из строя ШИМ.
Если верхняя трубка и нижняя трубка соединены сквозным соединением, то достаточно посмотреть на линию ШИМ, трубка регулятора напряжения включится, затем включится транзистор, а затем включится оптопара, потянув вниз FLTA. Возьмем в качестве примера PWM1H и PWML:
если сейчас включена верхняя трубка, теоретически нижняя трубка не может быть включена. Если включена нижняя трубка, прежде всего, напряжение США равно VCC. Когда PWM1L имеет высокий уровень, напряжение на отрицательном конце трубки регулятора напряжения DZ7 составит 20 В по сравнению с 20 В на B1-. Поскольку напряжение США составляет VCC = 48 В, D55 в это время отключается. Трубка регулятора напряжения 5,1 В выключается и включается. Путь тока следующий: включается оптопара, затем FLTA вытягивается на низкий уровень для достижения защиты!
Реле переменного тока
Для сбора переменного тока используется трансформатор ZMCT118.
3. Модуль отбора проб тока и защиты от перегрузки по току;
Схема выборки разделена на схемы выборки тока и защиты, схемы выборки напряжения постоянного и выходного переменного тока, а также схемы выборки напряжения сети и схемы фазовой синхронизации. Говоря о напряжении, существует множество способов измерения тока:
Для выборки напряжения можно использовать метод деления напряжения на резисторе, представленный ниже, использовать операционный усилитель для формирования дифференциала, пропорционально уменьшить большое напряжение и отправить его на порт AD DSP через повторитель напряжения;
Существует также датчик напряжения Холла LEM, который является дорогим, но относительно точным. Холл вводит сигнал напряжения, который необходимо собрать, а затем выдает сигнал тока, который преобразуется в сигнал напряжения с помощью токоизмерительного резистора, а затем проходит. через операционный усилитель и передается на внутренний AD или внешний AD-микросхемы, которые также имеют датчики Холла, которые напрямую выводят сигналы напряжения, такие как датчики Холла QDSY.
Для отбора проб тока можно использовать датчик тока или трансформатор тока.
Собираются выходные переменный и постоянный ток. Выходной сигнал тока датчика Холла отправляется на AD DSP через схему обработки операционного усилителя, а два сигнала перегрузки по току отправляются на порт ввода-вывода DSP через схему. линия и.
Схема отбора проб тока, датчик тока Холла, используемый для отбора проб постоянного тока, и трансформатор тока Холла, используемый для отбора проб переменного тока. Для датчика требуется источник питания плюс или минус 15 В, тогда как трансформатор не требует питания. Датчик может измерять. Постоянный ток и переменный ток Трансформаторы могут измерять только переменный ток, но они выдают уменьшенный сигнал тока. Сигнал тока преобразуется в сигнал напряжения через резистор. Разница в том, что сигнал переменного тока необходимо повысить, а затем отправить. к АД через ограничительный зажим трубки регулятора напряжения.
Измеренный постоянный ток составляет около 104 А, выбранный датчик тока Холла — 200 А, а трансформатор Холла, выбранный для измерения переменного тока, — ZMCT118, прецизионный трансформатор тока от Nanjing Zeming Electronics. В соответствии с принципами энергосбережения измеряемый переменный ток составляет около 104 А. 5 кВт/220 В составляет около 22,7 А. На официальном сайте можно найти 4 типа трансформаторов тока с суффиксами, но их диапазоны измерения различаются. После всестороннего рассмотрения выбранный ZMCT118A имеет линейный диапазон 0–40 А (сопротивление выборки составляет 50 Ом). ) , коэффициент трансформации составляет 2000:1.
Здесь используется ZMCT118A, через который пропускают токоизмерительный резистор. Два резистора сопротивлением 100 Ом соединены параллельно, что составляет 50 Ом. Далее после деления напряжения следует ОУ, напряжение поднимается, фильтруется и фиксируется. и отправлен в AD.
Используйте multisim для симуляции, и результаты следующие:
Датчик, выбранный здесь для обнаружения постоянного тока 200 А, выдает сигнал напряжения, поскольку в нем нет токочувствительного резистора. Затем он разделяется на напряжения, затем операционным усилителем фильтруется, фиксируется и отправляется на AD.
Далее идет схема защиты от перегрузки по току! Защита от перегрузки по току обычно использует компаратор, такой как LM339, для сравнения собранного сигнала напряжения с пороговым значением напряжения, вывода высокого и низкого уровней, а затем отправки их на порт ввода-вывода DSP. Конечно, существуют также выделенные порты неисправности ШИМ. например, не-FLTA контакта dsPIC30F3011. Здесь операционный усилитель используется непосредственно в качестве компаратора.
Вся схема защиты от перегрузки по току разделена на выборку и защиту постоянного тока, а также выборку и защиту переменного тока.
Давайте сначала поговорим о защите от постоянного тока. Выходной сигнал напряжения датчика делится и отправляется на отрицательную сторону операционного усилителя. Напряжение операционного усилителя +15 В делится резисторами 20 К и 10 К для создания напряжения 5 В. . При нормальной работе выходной сигнал имеет высокий уровень, а выходной сигнал имеет низкий уровень при перегрузке по току.
Защита от перегрузки по току переменного тока усиливает сигнал напряжения в 2,5 раза, затем выпрямляет его через диод + полуволновой выпрямитель операционного усилителя и отправляет на отрицательную сторону операционного усилителя. Напряжение +15 В операционного усилителя делится на 20К и. Резисторы 15 кОм для генерации напряжения 5,625 В, выходной уровень высокий при нормальной работе, выходной уровень низкий при возникновении перегрузки по току.
Два выходных сигнала сверхтока проходят через однофазную проводимость диода, не мешая друг другу, а затем соединяются вместе. Во время нормальной работы выходное напряжение операционного усилителя составляет примерно положительное и отрицательное напряжение 15 В. стабилизируется на уровне 5,1 В через BZX84C5V1LT, чтобы предотвратить возгорание. Когда порт ввода-вывода неисправного DSP перегружен по току, он выдает низкий уровень и загорается светодиод.
4. Модуль выборки постоянного и выходного напряжения;
Модуль опорного напряжения сети и фазовой синхронизации
5. Модуль сетевого напряжения и фазовой блокировки;
Схема выборки напряжения сети и фазовой синхронизации. Чтобы подключить инвертор к сети, он должен сначала соответствовать частоте и фазе напряжения сети, поэтому необходимо собирать частоту и фазу напряжения сети. достигается за счет программной фазовой автоподстройки частоты. Тогда нет необходимости в аппаратных схемах для преобразования синусоидального сигнала в прямоугольный!
Используйте multisim для моделирования схемы выборки напряжения сети и фазовой синхронизации. Таким же образом можно рассчитать схему выборки напряжения постоянного тока и выходного переменного напряжения. Добро пожаловать, чтобы поправить меня.
Кажется, эта схема имеет относительно полное название — выборка плавающей дифференциальной схемы. На самом деле я использовал дифференциальное усиление. Это произошло благодаря рекомендациям эксперта по фотоэлектрическому оборудованию. Это смещение выходного напряжения постоянного тока 2,5 В +-0,625 Холла. Датчик снимите и увеличьте.
Поскольку выборка AD может принимать только положительные напряжения, она уменьшает разницу примерно в 107 раз, затем увеличивает напряжение на 2,5 В, а затем проходит через повторитель напряжения и диодный ограничитель для вывода положительного напряжения в диапазоне 0–5 В. Пример AD для DSP.
Схема фазовой блокировки напряжения сети преобразует дифференциально уменьшенную синусоидальную волну в прямоугольную волну и отправляет ее на блок захвата CAP процессора DSP для расчета частоты и фазы напряжения сети.
Эта схема представляет собой схему выборки с высоким импедансом, которая представляет собой дешевую схему выборки, которая выполняет высокоомную изоляцию между сигнальной землей сигнальной цепи схемы выборки и землей дискретизированного сигнала мощности.
6. Запасной модуль AD;
Плакат резервного AD не понял. Там две цепи RV1 и RV2. Это обозначения варистора. Вероятно, они используются для проверки.
7. Модуль питания привода;
В блоке питания управления используется 3525, общий чип импульсного источника питания, в котором используется трансформатор для изоляции источника питания 20 В от вспомогательного источника обратноходового питания и подачи питания на оптопару отдельно.
8. Модуль вспомогательного питания для всей системы!
В качестве источника питания системы используется UC3844 в качестве вспомогательного обратноходового источника питания. Этот источник питания имеет два входа: один представляет собой внешнее напряжение сети переменного тока 220 В, которое, как предполагается, будет использоваться для тестирования, а другой подключается к входу 48 В. . Минимальное питание системы для DSP составляет +5 В, питание драйвера +20 В, питание Холла ОУ ±15 В и т. д.
