一种最大功率跟踪逆变器的设计与实现

　　2．1 IR2101逆变电路

　　IR2101逆变电路原理图如图3所示，H1、H2为IR2101集成驱动芯片，VQ1、VQ2、VQ3、VQ4为MOS管，Up、Un、Vp、Vn是SPMC75F2413A单片机中输出的两相四路PWM波。其中Up、Un是一相PWM波的上下臂，Vp、Vn为另一相PWM波的上下臂，由于单片机中输出的PWM波不能驱动大功率MOS管，因此利用IR2101的电容自举功能，通过二极管VD1、VD2(采用肖特基管所具有的快恢复功能，提升电容充电电压，关断过程减少消耗能量)对自举电容C1、C2进行充电，以此提升驱动MOS管的信号电压，使其具有扩大信号输出的功能，扩大后的信号PWM波就能有序地控制VQ-1、VQ2、VQ3、VQ4的通断，在逆变电路中同一相的上下臂的驱动信号是互补。

图3 　IR2101逆变电路原理图

　　当Up输入高时，HO输出也为高，通过IR2101的电容自举功能，就能控制VQ1导通，此时由于LO输出为低，不能驱动VQ2，因此VQ2处于关断状态，同时Vp也输入一个高电平，即HO为高，使VQ4处于导通状态，而此时VQ3处于关断状态，因此T1→VQ1→R5(负载)→VQ4→GND形成一个通路。反之，当Up、Vp为低电平，Un、Vn为高电平时，即电流的主要流向为T1→VQ3→R5(负载)→VQ2→GND，4个MOS管开关器件有序地交替通断，进而在R5(负载)处形成了交流电。在实际应用中为了防止上下臂同时导通而造成短路，在软件设计的过程中，添加了死区时间，来保护整个电路。

　　2．2 斩波电路

　　斩波电路原理图如图4所示，该电路主要用于进行最大功率跟踪，其电源为独立电压源，R6(30 Ω／30 W)为功率电阻，其主要作为电源内阻，R7、R8是为了检测负载端的电压值而形成的分压电路，通过Ud1进行检测，将检测结果返回到单片机中进行处理，通过调节PWM波的占空比，进而控制VQ5开启与关断的时间。当检测到Ud1X(R7+R8)／R8的值大于一半时，单片机就会将斩波电路的占空比调大，让其通过的电压增大，进而使其值接近光伏电池的一半，如果检测到其值小于一半的时候，会将占空比调小，让其通过的电压变小，这样通过跟踪电压来实现频率的跟踪功能。

图4 斩波电路原理图

　　2．3 最大功率跟踪模型分析

　　本设计为了实现最大功率的跟踪模型，如图5所示电路，使得内阻R8和外阻Rb相等，Ud的电压为电池电源的一半就可以得到电池输出功率最大了，这种情况应用于线性电路中，但是在非线性电路中也可以利用这个原理，本项目通过电压跟踪的功能，实现最大功率的跟踪，主要通过调节PWM波的占空比大小实现本功能。

图5 最大功率的跟踪模型