什么是太阳能逆变器？如何进行应用设计？

太阳能逆变器是一种能够将太阳能 蓄电池 中的直流电改变为交流电的装置。“逆变”指的是将直流电改变电流性质转化为交流电的过程。而太阳能逆变器的工作电路必须是一个全桥电路，通过在全桥电路中的一系列的滤波、调制，改变了电流的负载与电性，达到使用者预期的，目的。这就是太阳能逆变器的主要的工作。

我们生活中常见的太阳发电系统主要由四部分构成，分别是 太阳能电池板 、充电控制器、太阳能逆变器和蓄电池。太阳能电池板是提供直流电的装置，能够将太阳能转化为电能;充电控制器主要负责控制转化能量;太阳能逆变器则是将电池板的直流电转化为交流电，以供蓄电池的存储、蓄电池主要是将交流电存储起来，以供人们的使用。可以说，太阳能逆变器是整个太阳能发电系统中承上启下的装置，如果没有逆变器的话，就无法获得交流电。

基于PSIM的单相全桥逆变器建模设计

蓄电池低压通过变压器升为高压时，低压侧电流I_L与高压侧电流I_H之比等于变压器变比n。逆变器设计功率1kW，效率95%，那么输入的功率约为1.052kW，假设前级推挽电路和后级H桥的效率均为97.5%。直流母线电压为380V，推挽电路输出效率需达到1026W，那么输出电流平均值为2.7A，折算至原边输入电流为21.6A。输入电流平均值高达21.6A，那么功率MOS管的选型就十分有讲究，在满足电压和电流的条件下应选择内阻较小的MOS管，假设MOS管Rds(on)=0.33Ω，那么损耗的功率为154W，这显然是不符合实际的，所以应该考虑几十mΩ的电阻，这样功率管的损耗就会大大降低，假设Rds(on)=0.03Ω，此时损耗为14W，这个值符合实际情况。前次的仿真由于不注意把MOS管的电阻设置为0.56Ω，MOS管上的损耗261W(这就是错误的)，导致输出电压与输入电压不等于变比，而且仿真的谐振波形严重畸变，效率也十分低。

48V/5KVA的逆变器方案

输入电压：48V。

输入欠压：42V

输入过压：60V

输出电压：220V/50Hz

输出功率：5KVA，预计整机效率>0.9

保护方面就一些常规的保护功能，比如过温保护、短路保护，过载保护等等。

前级方案准备用全桥，因为是48V电池，满电的时候大概会有55V以上的电压，如果用推挽的话就需要选择150V以上的MOS管了，全桥的话使用80V或者100V的MOS管都是可以的，这样可选的型号也多了，缺点就是驱动设计比较麻烦。现在准备用HY4008或者HY3810，这两个都是常用的MOS管。

升压变压器准备用4个PQ5050的磁芯来搞定，粗略的算了一下，假定逆变部分效率95%，阻性负载足功率输出5000W的时候，前级需要输出5263W的功率，平均到每个变压器差不多1315W的功率，算上点儿效率，一个PQ5050出1400W的功率，变压器的功率余量应该还挺多的。

变压器的连接方式准备采用原边并联次级串联的方式，打算分别用四个H桥带四个变压器原边，这样的话每个 MOS都是均流的，不用担心某一颗MOS电流过大导致炸鸡。电流方面，在最低电压42V下，以0.9的整机效率计算，5000W输出时前级平均电流132A，一个H桥模块输入平均电流33A，电流不算特别大，变压器也好绕线。

关于前级闭环方面，现在一直在考虑是做开环的准谐振还是做全闭环，开环准谐振的好处就是前级MOS开关损耗小，次级二极管没有尖峰，控制也方便。全闭环的话母线电压可以做到很稳定，输入的纹波电流也不会有开环的那么大，但是次级尖峰处理起来比较麻烦。由于这个是自己做着玩儿的，所以也不需要啥指标，前级的话暂定使用开环谐振的方案，省事儿。

后级逆变就很简单了，一个经典的全桥逆变电路搞定，功率管打算用4颗650V的IGBT，型号YGW50N65F1，4颗理论上输出5KW的功率是够了的，输出电感准备用两个，一个桥臂一个，每个电感量500~600uH，两个串联起来就是1mH了，电感打算自己用铁硅铝磁环绕制，成品价格小贵，基本都在30~50一个，输出滤波电容用一个350V10uF的电容，然后再用一个互感器采集输出电流，后级基本就这样。

前级升压的驱动发波有两种方式，一种是使用可以堆成输出两路PWM的电源芯片，最经典的就是3525或者494了，国产的估计也是一大把，使用电源芯片发波主要是方便，电路焊接好了后就可以调试了，另外一种就是使用单片机来发波，单片机发波频率占空比修改都很方便，而且稳定度和精度都很高。现目前打算用一个单片机来搞定前级发波，选型暂定使用STC8H1K08，这个单片机自带8路PWM还有9路ADC，可以做很多功能了。

后级的SPWM芯片准备使用大家十分熟悉的APR9029，这个芯片老寿师傅在他的逆变实训营里用过，看起来确实不错，功能完善，引脚也少。

辅助电源方面，肯定还是经典的反激走起，辅助供电考虑只输出一组12V给前级，后级的驱动采用驱动小板的方式，驱动小板自带隔离供电变压器和驱动光耦，虽然成本会比自举驱动高很多，但是胜在安全，反正也是给自己做，不考虑增加的那几块钱成本~哈哈哈哈。具体的驱动芯片还在查找当中，要么一个集成的电源芯片搞定，要么一个PWM芯片+MOS搞定，个人更倾向于用集成电源芯片。