電流采樣電路的設(shè)計(jì)

1、電流采樣電路的設(shè)計(jì)電流采樣電路的設(shè)計(jì)文中研制了一套模擬并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了頻率跟蹤、最大功率跟蹤、相位跟蹤、輸入欠壓保護(hù)、輸出過流保護(hù)、反孤島效應(yīng)等功能；采用Atmega16高速單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部集成定時(shí)、計(jì)數(shù)器功能；利用定時(shí)器T／C2的快速PWM功能，實(shí)現(xiàn)SPWM信號(hào)的產(chǎn)生；采用T／C1的輸入捕獲功能，實(shí)現(xiàn)了頻率相位監(jiān)測(cè)和跟蹤以及對(duì)失真度、輸入電壓、輸出電流等物理量的檢測(cè)與控制。1整體方案設(shè)計(jì)整體方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)采用Atmega16單片機(jī)

2、為主體控制電路，工作過程為：與基準(zhǔn)信號(hào)同頻率、同相位正弦波經(jīng)過SPWM調(diào)制后，輸出正弦波脈寬調(diào)制信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電胳放大，驅(qū)動(dòng)H橋功率管工作，經(jīng)過濾波器和工頻變壓器產(chǎn)生于基準(zhǔn)信號(hào)通頻率、同相位的正弦波電流。其中，過流、欠壓保護(hù)由硬件實(shí)現(xiàn)，同步信號(hào)采集、頻率的采集、控制信號(hào)的輸出等功能，均由Atmega16完成。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。2硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì)分為DC／AC驅(qū)動(dòng)電路、DC／AC電路和濾波電路3部分和平滑電容C1，電路原理

3、如圖2所示。21DC—AC驅(qū)動(dòng)電路是由R1、R2、R3、R4、R5、R6、Q3、Q4、P3和P4組成，其中P3和P4是控制信號(hào)輸阻值和比值。R14、R15、R19、R20的電流為模擬比較器內(nèi)部偏置電流的10倍以上，電阻的阻值盡可能大，這樣既減小了功耗也保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。Y3采用模擬比較器LM393，LM393內(nèi)部為開集電極輸出，應(yīng)用的時(shí)候輸出端要接一個(gè)上拉電阻，電路如圖3所示。32MPPT采樣電路在光伏系統(tǒng)中，通常要求太陽能電池的輸出

4、功率始終最大，系統(tǒng)要能跟蹤太陽電池輸出的最大功率點(diǎn)。如果負(fù)載不能工作在電池提供的最大功率點(diǎn)，就不能充分利用在當(dāng)前條件下電池所能提供的最大功率。因此，必須在太陽能電池和負(fù)載之間加入阻抗變換器，使得變換后的工作點(diǎn)正好和太陽能電池的最大功率點(diǎn)重合，使太陽能電池以最大功率輸出，這就是太陽能電池的最大功率跟蹤。即最大功率跟蹤MPPT，是本套光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置研究的一個(gè)重要方向。由于光伏電池的最大功率輸出點(diǎn)是隨光強(qiáng)、負(fù)載和溫度變化的。為充分利用太

5、陽能，系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)的跟蹤。本套光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬采用恒定電壓控制方法，其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行，且可以跟蹤最大功率點(diǎn)。電路的工作原理：本模塊電路的核心也是模擬比較器LM393，TL431提供75V的基準(zhǔn)電壓，在這里基準(zhǔn)電壓取值建議≥75V，取值可以比75V稍大，以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，應(yīng)保證流過R3、R9的電流為模擬比較器LM393偏置電流的10倍以上，R3、R9的取值盡可能大。R1、R2并聯(lián)是為了調(diào)試方便，現(xiàn)實(shí)中很難找到阻值很合適的電阻，滑

6、動(dòng)變阻器昂貴，所以用兩個(gè)電阻并聯(lián)調(diào)試效果比較理想。假設(shè)R為R1、R2并聯(lián)值，流過R的電流為I，則有式(9)中的，可以認(rèn)為是TL431的灌電流的最小值，流過R6的電流和模擬比較器LM393的偏置電流忽略不計(jì)。R6和R13阻值選取，應(yīng)參考TL431內(nèi)部1腳的偏置電流，流過R6和R13的電流應(yīng)該10倍于TL431內(nèi)部1腳的偏置電流，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下盡量減小功耗。輸出用了光電耦合器U4把控制電路和主電路隔離，防止主電路干擾控制電路，R4和