电路拓扑结构 - 风光逆变并网系统设计与实现

　　方案二：双Boost DC/AC单级变换电路拓扑结构。

　　该结构由2个对称的电流双向流动的Boost DC/DC变换电路组成(见图2)。负载R跨接在两个电容之间，通过两边电流的双向流动，从而在负载上实现交流工频电压输出的效果。开关M1～M4均为由MOSFET和二极管组成的能量可以双向流动的可控开关。由于电路工作在完全对称的状态下，因此对L1和L2的选择特别敏感，如果不对称则会照成输出波形失真。

　　方案二在正弦的正半轴和负半轴是两个滤波电路完成的，所以在波形的失真度上完成有难度，而方案一是由同一个电感滤波得到的，滤波后正弦失真度非常小。故采用方案一。

　　1.2 正弦波产生方案

　　方案一：采用专用SPWM芯片实现逆变。

　　目前的SPWM专用芯片外围电路简单，易于实现。但是很难完成本系统中对市电相位追踪和调整。故不采用本方案。

　　方案二：使用FPGA生成SPWM波形。

　　此方案的优点是容易精确方便地控制输出正弦波的相位和幅度，而且外围电路更加简单，灵活方便。相对于方案一更优化，故选择此方案。

　　1.3 整体系统设计构架方案

　　总结上述选择的方案，这里选择以数字电路为主，配合简洁的模拟电路的结构。充分的把数字的高集成度，高准确度，高性价比和高稳定性的特点和模拟大功率的特点有机的结合，较好地实现了设计要求。并且拓展了无线监测功能，更加真实表现了本设计的实际应用环境和展现更加人性化的设计。总体方案见图3。

　　2 主回路电器选择以及参数计算

　　系统主回路由DC-AC变换器电路以及对输入/输出波形的整形和测量电路构成。为了减少损耗，同时又防止被反向击穿，主开关管选IRFB52N15(额定电流60A，耐压150V，导通电阻32MΩ)。采用SPWM控制的逆变电路，输出SPWM波中含有大量的高频谐波，加上防止上下桥臂直通而设置的死区，开关时间和功率器件参数差异等因素，输出电压只能够也含有一定的低次谐波，为了保证波形失真度尽可能低，必须采用输出滤波器。全桥采用LC滤波，其中的感抗XL=ωL=2πfL，容抗XC=1/(ωC)=1/(2πfC)。令ωL=1/(ωC)，得到对应的截止频率

　　设逆变器输出电压的基波为f0，最低次谐波频率fk，f0>1/(ωkC)，电感对谐波信号阻抗很大，电容对谐波信号的分流很大，即滤波器不允许谐波信号通过负载，一般取滤波器的截止频率fc=(3～5)f0，为了避免对某次谐波过度放大，取fc= 4.5f0=1 800 Hz，逆变器的输出功率和输出电压求得负载阻抗RL，滤波器的标称特性阻抗R=(0.5～0.8)RL，则Lf=R/(4πfC)，Cf=Lf /R2= 1/(2πfCR)。实际电路中，L取200 μH，C=470μF。