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1、详解单相光伏并网逆变器的硬件设计！

工作原理

逆变器将直流电转化为交流电，若直流电压较低，则通过交流变压器升压，即得到标准交流电压和频率。对大容量的逆变器，由于直流母线电压较高，交流输出一般不需要变压器升压即能达到220V，在中、小容量的逆变器中，由于直流电压较低，如12V、24V，就必须设计升压电路。

中、小容量逆变器一般有推挽逆变电路、全桥逆变电路和高频升压逆变电路三种，推挽电路，将升压变压器的中性插头接于正电源，两只功率管交替工作，输出得到交流电力，由于功率晶体管共地边接，驱动及控制电路简单，另外由于变压器具有一定的漏感，可限制短路电流，因而提高了电路的可靠性。其缺点是变压器利用率低，带动感性负载的能力较差。全桥逆变电路克服了推挽电路的缺点，功率晶体管调节输出脉冲宽度，输出交流电压的有效值即随之改变。由于该电路具有续流回路，即使对感性负载，输出电压波形也不会畸变。该电路的缺点是上、下桥臂的功率晶体管不共地，因此必须采用专门驱动电路或采用隔离电源。另外，为防止上、下桥臂发生共同导通，必须设计先关断后导通电路，即必须设置死区时间，其电路结构较复杂。

下面进入正题

首先上总的原理图框架：从整个逆变器的原理框图来看，分为一下八个模块：

1.CPU模块，CPU里面除了dsPIC30F3011最下系统外，还包括风扇控制，继电器控制，还有485通讯部分；

2.功率mosfet模块，像驱动电路以及PWM故障检测都放在了功率mosfet里面；

3.电流采样及过流保护模块；

4.直流与输出电压采样模块；

5.电网电压及锁相模块；

6.备用AD模块；

7.驱动电源模块；

8.系统整体的辅助电源模块！

Layout好的PCB图：

Layout注意爬电距离和电流密度即可，前者相应的增加各布线间的线间距离，如果遇见器件之间距离无法扩大，可在机械层开槽，嘉立创要求至少0.8mm；后者相应增加各走线的铜箔宽度。

Top Layer

Bottom layer

Bottom Solder

由于48V5kW计算出的电流约是104A，整机输出功率最大时有104A的电流，3路mosfet并联，没路分得的电流34.6A，留点裕量，要过40A电流，所以要在底层阻焊层开窗。

开窗：有助于增加铜皮的散热能力，能提高载流能力。

当然这个PCB也有很多的不足的地方，一位前辈的评价：

1.板子不建议做双层板，成本节省不了多少；

2.Mosfet驱动电路离得太远，并且信号回路很差；

3.接地孔周围有走线，器件，不符合安规，过不了耐压测试，接earth网络的螺丝孔，其余所有信号及器件应避让6mm以上。

我了解的光伏并网逆变器大概有这个几种结构：

根据有无隔离变压器，分为隔离型和非隔离型，隔离型中根据变压器的频率又可以分为高频拓扑和低频拓扑，如下图所示：图（a）推挽+不控整流+全桥逆变；图（b）全桥逆变+工频升压变压器；图（c）boost+全桥逆变，还有在此基础上的，两路boost进行MPPT控制+H5/H6桥。哈哈纯属个人理解，如有不对，请指正!

下图摘自——太阳能光伏并网发电及其逆变控制_张兴

这里介绍 的48V5KW单相光伏并网逆变器，采用的是有工频变压器隔离的低频拓扑。

1.CPU模块，CPU里面除了dsPIC30F3011最下系统外，还包括风扇控制，继电器控制，还有485通讯部分；

系统主控芯片选用的是Microship公司的dsPIC30F3011，CPU部分就是晶振，时钟，复位等。

485通讯采用的是ADM2483芯片。

交流继电器控制电路和风扇控制电路。CPU产生0或1电平控制继电器断开与吸合和风扇停止与转动。

2.功率mosfet模块，像驱动电路以及PWM故障检测都放在了功率mosfet里面；

功率mosfet部分总图，里面包括主回路，光耦驱动，过流保护反馈，交流继电器，交流电流采集。

主回路

主功率电路，包括拓扑结构和mosfet功率器件的选型。先将48V的直流电逆变成低压交流电，然后用升压工频变压器升压到市电220V。采样的是H桥，4路PWM脉冲，这里输入2路48V的直流电压，2路输入的负极接一起的，采用的是三个管子并联的形式。48V5kW计算出的电流约是104A，选择MOSFET型号为IRFP4668PbF，其额定电压为200V，电流为130A，封装为TO-247AC。

光耦驱动隔离模块，采用的是HCPL-3120，很常见的高速光耦！

和过流保护线与的保护信号，就是防止上管和下管直通的电路，反正就是保护电路了，并联在mosfet的两端的，用来检测PWM是否出现故障。

如果上管和下管直通，那么只看PWM那条线，稳压管就被导通，然后三极管导通，然后光耦导通，拉低FLTA。以PWM1H和PWML举例：

假如现在上管开通，理论上下管不能开通的，如果下管要开，首先，ＵＳ电压时ＶＣＣ，当PWM1L为高电平时，稳压管DZ7的负端这一点电压就会成为２０Ｖ，相对于B1-的２０Ｖ，由于UＳ电压为ＶＣＣ=48V，所以Ｄ５５截止，这时MMSZ5231BT1也就是5.1V的稳压管就被击穿导通，电流通路如下：光耦就被点亮，然后FLTA就被拉低，实现保护！

交流继电器

交流电流采集，采用的是互感器ZMCT118。

3.电流采样及过流保护模块；

采样电路，分为电流采样及保护电路，直流电压及输出交流电压采样电路，电网电压采样及锁相电路。说到电压，电流的采样有很多方法：

电压采样可以采用以下介绍的电阻分压的方法，用运放构成差分，按比例将大电压缩小，经过电压跟谁器，送进DSP的AD口；

还有采用LEM霍尔电压传感器，价格高，但相对精确，霍尔输入要采集的电压信号，然后输出电流信号，用检流电阻转换为电压信号，再进过运放送入CPU的内部AD或者外部AD芯片，也有直接输出电压信号的霍尔传感器，比如QDSY霍尔传感器。

电流采样可以用电流传感器，也可以采用电流互感器。

采集的是输出交流电流和直流电流，霍尔传感器输出的电流信号经过运放处理电路送进DSP的AD，两路过流信号通过线与送进DSP的IO口。

电流采样电路，直流电流采样使用的霍尔电流传感器，交流电流采样使用的是霍尔电流互感器，传感器需要正负15V的供电，互感器则不需要供电，传感器可以测直流电流和交流电流，互感器则只可以测量交流电流，但是它们输出的都是缩小的电流信号，通过电阻将电流信号转换为电压信号，区别就是交流信号需要经过电压抬升然后经过稳压管限幅钳位送进AD采样。

所测直流电流约为104A，选用的霍尔电流传感器是200A的，所测交流电流选用的霍尔电流互感器是ZMCT118，南京择明电子的一款精密电流互感器，根据功率守恒，所测交流电流5kw/220V约为22.7A，再其官网可以找到4款后缀的电流互感器，只是它们所测量的范围不一样，综合考虑，选用的ZMCT118A，线性范围0~40A（采样电阻为 50Ω），变比是2000:1。

这里选用ZMCT118A，进过检流电阻，两个100欧并联，也就是50欧，然后经过分压，运放跟谁，电压抬升，滤波，钳位送进AD。

运用multisim对其进行仿真，结果如下：

这里选用200A直流电流检测的传感器输出的是电压信号，因为没有检流电阻，然后经过分压，运放跟谁，滤波，钳位送进AD。

接下来就是过流保护电路了！过流保护一般是使用比较器，像LM339，将采集到的电压信号和电压阈值相比较，输出高低电平，然后送给DSP的IO口，当然也有专门的PWM故障口，比如dsPIC30F3011的非FLTA引脚。这里直接将运放当做比较器来使用。

整个的过流保护的图，分为直流电流采样和保护，交流电流采样和保护。

先说直流电流保护吧，传感器输出的电压信号经过分压后送给运放的负，运放的正是+15V的电压经过20K和10K的电阻分压产生5V的电压，当正常工作时输出的高电平，当过流的时候输出的是低电平。

交流过流保护是将电压信号放大2.5倍，然后通过二极管+运放半波整流，送进运放的负，运放的正是+15V的电压经过20K和15K的电阻分压产生5.625V的电压，当正常工作时输出的高电平，当过流的时候输出的是低电平。

输出的两路过流信号，经过二极管的单相导通互不干扰，然后线与，正常工作时输出高电平，通过BZX84C5V1LT将运放输出的大约正负15V电压稳压在5.1V,防止烧坏DSP的IO口，当过流时，输出低电平，点亮发光二极管。

4.直流与输出电压采样模块；

参照电网电压及锁相模块

5.电网电压及锁相模块；

电网电压采样及锁相电路，逆变器要并网，首先的要满足与电网电压的频率和相位一致，所以得采集电网电压的频率和相位，当然也可以通过软件锁相环来实现，那就不需要硬件电路将正弦波转换为方波了！

运用multisim对电网电压采样及锁相电路进行仿真。同理可以计算出直流电压和输出交流电压采样电路。欢迎大神指正。

这个电路貌似有一个比较完整的名字叫做浮动式差分电路采样，我实际用过差分放大，这又要感谢光伏硬件这个大神的指导了，就是将霍尔传感器输出的2.5V+-0.625的直流偏置去掉，并且放大。

因为AD采样只能采正电压，所以就经过差分缩小大约107倍，然后在对电压进行抬升2.5V，在经过电压跟谁器和二极管钳位限幅，输出0-5V范围内的正电压送给DSP的AD采样。

电网电压锁相电路就是把差分缩小后的正弦波装换为方波送入DSP的CAP捕获，来计算电网电压的频率和相位。

此电路属于高阻抗采样电路，是廉价的采样电路，将采样电路信号电路的信号地与被采样功率信号地进行高阻抗隔离。

6.备用AD模块；

备用AD楼主没看懂，有两路RV1，RV2，这个是压敏电阻的电路符号来着，估计是用来做测试用的。

7.驱动电源模块；

驱动电源部分，采用的是3525，一个常见的做开关电源的芯片，就是用变压器将反激辅助电源出来的20V驱动电源隔离一下，分别给光耦供电。

8.系统整体的辅助电源模块！

系统电源部分，由UC3844做个一个反激辅助电源，这个电源有两路输入，一路是外接220V的交流电网电压，猜测是用来做测试用的，还有一路是从48V的输入那里接入。产生需要给DSP最小系统供电+5V，驱动供电+20V，运放霍尔供电±15V等。

2、adm2483用单片机怎么使能

转换芯片在外接电路未接时，TTL电平端输出的是高电平（485总线的A、B需要分别接上、下拉电阻，才能保证485总线空闲时TTL输出为1）；两个芯片的RX脚接一个与门后再接到单片机的RX脚上是可以的，不用接上拉电阻。

3、485转串口电路应该选用什么光电隔离芯片和485芯片，精度要求比较高

485也是串行通信接口，还要转什么，是转成RS232串口吗？
光耦无所谓什么精度，主要是工作频率高就可以满足，可用6N137，但是RS485用光耦有些麻烦，需要3个光耦。还要配外部电阻，太费劲了。
RS485芯片很多的，一般质量的有75176，价格便宜，但不带ESD保护。高可靠的，带ESD保护的，但价格有点贵，有75LBC184。正规产品都用这款芯片。
还有一款芯片，是电磁隔离的，是RS485专用隔离/接口芯片，不用再配485芯片了，一片全搞定，但需要双电源，即隔离电源。有ADM2483。
其实，用光耦也同样需要双电源，也是隔离电源。

4、思达思科电子技术有限公司主要经营哪些电子元器件啊？

RCV420KP
RCV420KP
RCV420KP
RCV420KP
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MC10131L
KS5809
MC7812CTG
MC7815CTG
MC7915CTG
ADS8364Y/250
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AD1674JNZ
LM2907MX-8
INA114AP
INA114AP
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DS2438Z+
TPCS8208
UPA2452TL-E1-A
SMCJ9.0CA
SMCJ36CA
L2722
WT751002
ULN2801A
LM3940IT-3.3
SG3525AP
IRF830PBF
IRF1010E
L7812CV
L7805CV
L7809CV
L7815CV
L7915CV
74HC595D
74HC595N
SM1628B
S74HC164
74AC245PC
SN74HC164N
MC3425P1
SN74LS74AN
MC74HC74AN
MC13135P
MC74HC20N
MC1488P
MC1489P
MC145162P
AOT460
AO4812L
ER3D
DG403DJ
SG3525ANG
GS1G
IRFD110
AM29F040B-70JD
MAX232ESE+
TLP3063
4MHZ晶振
CD4093BE
AO3401
B220A
TLP521-1
TLP627-1
PDTA144ET
TLP627-1
BQ24123RHLR
CLS21-22UF-63V
BTA54C
B3942
JRW-20M-24V
LM741CH
电解电容10V1000UF
IC座20位
RJ24N3AA0PT
1N4148圆柱形
1N4148-0603
1N4148-0805
1N4148-1206
1N4148WS
STK4191II
STGP10NB37LZ
BLM18AG601SN1磁珠
MMBTA42LT1G
MMBTA92LT1G
DS2703U-C0B+TR
LTW-C193TS5
B82790S513N201
B82790S513N201
P4KE30CA
AT89C2051-24PU
AC58/0013GP.720A/C3/0565682
S3P848AXZZ-QT8A
TMP86CM49FG/86CM49FG
A44E
IMP708CPA
IMP708ESA
ISO122JP
ST02D-170
TNY267PN
DU1PU-12VDC
D3SBA60
AQG22212
KA3525A
IRF840PBF
DS2784G+
TMP86P807NG
TLP421-1(D4-BL)
TLV5618AIP
MC100E196FNR2G
MC100LVEL37DWG
MC100EP56DWG
AMIS30624C6244G?
AMIS30624C6245G
AMIS30663CANG2G
AMIS30660CANH2G?
SI9979CS
MC100LVE222FA
MC10EP56DTG
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MC100EP11DG
MC100LVE111FNG
MC100LVEP11DTG
MC10E111FNG
AN2214
MC100EL90DW
AD5620BRJZ-1500RL7
AD6654CBCZ
ADM2483BRWZ
ADM2486BRWZ
ADM2484EBRWZ
ADM2587EBRWZ
ADUM1201ARZ-RL7
ADUM1201ARZ-RL7
ADS8345NB
ADUM1200ARZ-RL7
ADM3251EARWZ
ADUM1200BRZ-RL7
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ADUM1251ARZ-RL7
ADUM1410ARWZ
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ADUM1411ARWZ
CY62167DV30LL-55ZXI
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ADUM5403ARWZ
ADUM5404ARWZ
思达思科电子技术有限公司 0512-68052570

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