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microchip的光伏并網逆變參考設計

03-07135_R0.3 BOM Source 

http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en551429

 

Summary

This reference design demonstrates the flexibility and power of SMPS dsPIC? Digital Signal Controllers in Grid connected power conversion systems. This reference design works with any photovoltaic (PV) panel of maximum 220 Watts having open circuit voltage between 25V to 55V DC. This reference design ensures maximum power tracking for PV panel voltage between 25V to 45V DC. Two versions of this reference design is available to support 110V and 220V Grid.

This reference design is implemented using a single dsPIC33F “GS” digital-power DSCs from Microchip that provides the full digital control of the power conversion and system management functions. As shown in this reference design the dsPIC33F ‘GS’ devices enable designers to easily and cost effectively create products using advanced switching techniques that lower switching losses and enable efficiencies as high as 95%. Grid-Connected Solar Micro Inverter Reference Design is royalty free when used in accordance with the licensing agreement.

Key Features:

  • Peak efficiency of 95%
  • Output current THD < 5%
  • Power factor >0.95
  • Maximum power point tracking
  • Grid voltage and frequency tracking
  • Protection against various current and voltage faults
  • Night time power consumption <1W
  • System Islanding to detect grid failure
  • Full Digital Control

Specifications:

  • Micro Inverter for individual PV Module up to 220W
  • Wide PV Panel voltage : 25V to 55V DC
  • Maximum Power Point Tracking voltage: 25V to 45V
  • Maximum DC short circuit current : 10A
  • Grid Frequency range :

47 – 53 Hz for 220V systems

57 – 63 Hz for 110V systems

  • Grid voltage range :

90V – 140V for 110V systems

180V – 264V for 220V systems

Package Contents:

  • PV Micro Inverter board with cables
  • Documentation CD consisting of: Source code, Schematics, PCB, BOM and Test files

其中包含應用筆記,PCB,原理圖,源代碼,材料單,MATLAB模型,是非常好的參考資料

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2010-10-13 11:00

   奇怪,這么好的資料竟然沒人關心

 

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2010-10-13 15:23
@ddmushroom
[圖片]  [圖片] 奇怪,這么好的資料竟然沒人關心 

這是網上能夠找到最完整的資料了。老兄,你QQ是多少啊,我想加你探討一下。

但是有幾點要我要說一下看法,

1,升壓部分相當詭異,為何說詭異,因為上面說交錯并聯反激,但是電路圖中的變壓器相位畫錯了,還有這種TOP非常變態,從來沒有見過,不知道對效率會有多少提升,沒有看到原代碼,不知道這2個通道的PWM到底是如何運作,估計可能用來做ZVS的。

2,逆變部分相當變態,因為用這種SCR做H橋變換,很懷疑能不能出來正弦波。因為SCR再快也不是用在高頻上的,從圖中的后面的LC濾波可以看出,難道是做方波的?

3,其他的東西不知道,沒有看到電路圖。

總體感覺這個只能是做個樣子看一下,真正能夠參考的東西少之又少。

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2010-10-14 08:56
@lizlk
這是網上能夠找到最完整的資料了。老兄,你QQ是多少啊,我想加你探討一下。但是有幾點要我要說一下看法,1,升壓部分相當詭異,為何說詭異,因為上面說交錯并聯反激,但是電路圖中的變壓器相位畫錯了,還有這種TOP非常變態,從來沒有見過,不知道對效率會有多少提升,沒有看到原代碼,不知道這2個通道的PWM到底是如何運作,估計可能用來做ZVS的。2,逆變部分相當變態,因為用這種SCR做H橋變換,很懷疑能不能出來正弦波。因為SCR再快也不是用在高頻上的,從圖中的后面的LC濾波可以看出,難道是做方波的?3,其他的東西不知道,沒有看到電路圖。總體感覺這個只能是做個樣子看一下,真正能夠參考的東西少之又少。

同感,確實很詭異:

1\升壓部分應該是做了軟開關或者無損吸收,但是看圖又不對,不知道是不是故意搞一個錯的看.

2\逆變部分的可控硅似乎可以提高效率和簡化電路,但是過零點的電流畸變好像太大了點,不知道是不是可以滿足性能測試.

3\這種可控硅的橋遇到電流相位差距比較大的時候是不是可能出現問題,畢竟并網模式什么情況都有可能遇到.

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2010-10-14 08:58
@lizlk
這是網上能夠找到最完整的資料了。老兄,你QQ是多少啊,我想加你探討一下。但是有幾點要我要說一下看法,1,升壓部分相當詭異,為何說詭異,因為上面說交錯并聯反激,但是電路圖中的變壓器相位畫錯了,還有這種TOP非常變態,從來沒有見過,不知道對效率會有多少提升,沒有看到原代碼,不知道這2個通道的PWM到底是如何運作,估計可能用來做ZVS的。2,逆變部分相當變態,因為用這種SCR做H橋變換,很懷疑能不能出來正弦波。因為SCR再快也不是用在高頻上的,從圖中的后面的LC濾波可以看出,難道是做方波的?3,其他的東西不知道,沒有看到電路圖。總體感覺這個只能是做個樣子看一下,真正能夠參考的東西少之又少。
它實現正弦波是沒問題的,饅頭波的生成是前級的升壓電路實現的,候機的scr僅僅是做換向
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2010-10-14 10:16
@lizlk
這是網上能夠找到最完整的資料了。老兄,你QQ是多少啊,我想加你探討一下。但是有幾點要我要說一下看法,1,升壓部分相當詭異,為何說詭異,因為上面說交錯并聯反激,但是電路圖中的變壓器相位畫錯了,還有這種TOP非常變態,從來沒有見過,不知道對效率會有多少提升,沒有看到原代碼,不知道這2個通道的PWM到底是如何運作,估計可能用來做ZVS的。2,逆變部分相當變態,因為用這種SCR做H橋變換,很懷疑能不能出來正弦波。因為SCR再快也不是用在高頻上的,從圖中的后面的LC濾波可以看出,難道是做方波的?3,其他的東西不知道,沒有看到電路圖。總體感覺這個只能是做個樣子看一下,真正能夠參考的東西少之又少。

QQ70272433

這個參考設計的軟件相當復雜,又沒有完整的流程圖,我看了好幾天都沒理清頭緒,還是要大家共同開動腦筋啊

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2010-10-14 10:23
@lizlk
這是網上能夠找到最完整的資料了。老兄,你QQ是多少啊,我想加你探討一下。但是有幾點要我要說一下看法,1,升壓部分相當詭異,為何說詭異,因為上面說交錯并聯反激,但是電路圖中的變壓器相位畫錯了,還有這種TOP非常變態,從來沒有見過,不知道對效率會有多少提升,沒有看到原代碼,不知道這2個通道的PWM到底是如何運作,估計可能用來做ZVS的。2,逆變部分相當變態,因為用這種SCR做H橋變換,很懷疑能不能出來正弦波。因為SCR再快也不是用在高頻上的,從圖中的后面的LC濾波可以看出,難道是做方波的?3,其他的東西不知道,沒有看到電路圖。總體感覺這個只能是做個樣子看一下,真正能夠參考的東西少之又少。

原理圖反激變壓器的同名端是畫錯的,但應用文檔里的圖是對的

 wangshujun說的很對,SCR是做換向,頻率由電網頻率PLL鎖相同步。似乎反激只做電流反饋,查表逐波控制成正弦。

使用它的理由不明,猜測是為了簡化線路。另一個理由是不會有逆向電流,如果使用MOS或者IGBT必須防止交流逆向,比如H5或者HERIC做的

和成本應該無關。否則它絕不會在反激的整流管用上了CREE的1200V碳化硅管。效率也應該關系不大,這個SCR導通類似二極管,肯定比低內阻MOS損耗大,但好于IGBT。

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2010-10-14 10:26
@lizlk
這是網上能夠找到最完整的資料了。老兄,你QQ是多少啊,我想加你探討一下。但是有幾點要我要說一下看法,1,升壓部分相當詭異,為何說詭異,因為上面說交錯并聯反激,但是電路圖中的變壓器相位畫錯了,還有這種TOP非常變態,從來沒有見過,不知道對效率會有多少提升,沒有看到原代碼,不知道這2個通道的PWM到底是如何運作,估計可能用來做ZVS的。2,逆變部分相當變態,因為用這種SCR做H橋變換,很懷疑能不能出來正弦波。因為SCR再快也不是用在高頻上的,從圖中的后面的LC濾波可以看出,難道是做方波的?3,其他的東西不知道,沒有看到電路圖。總體感覺這個只能是做個樣子看一下,真正能夠參考的東西少之又少。

孤島檢測好象是頻率漂移法,代碼很簡單,不知道是不是僅僅是個功能示意,還不完善。

直流分量檢測好象是沒還有,交流漏電流檢測、PV漏電流檢測是肯定沒有

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2010-10-14 10:41
@ddmushroom
孤島檢測好象是頻率漂移法,代碼很簡單,不知道是不是僅僅是個功能示意,還不完善。直流分量檢測好象是沒還有,交流漏電流檢測、PV漏電流檢測是肯定沒有

呵呵,一大早,看到這個,終于有點熱鬧了。

我仔細看了看,由于沒有源代碼的緣故,越看越覺得這個參考設計做的非常巧妙。內部包含了非常獨特的思想概念,呵呵。現在才發現,對于我在樓上說的,我非常抱歉,因為我說錯了。

前級的雙反激用的是有緣鉗位,呵呵,而且應該就是在這一級用了正弦波變換,輸出是正弦波電流,后面通過檢測AC電壓,通過H橋的SCR向電網注入正弦波電流,實現高功率因數的并網,這個思路非常好啊。

 

ddmushroom建議把全部文件都傳上來,我也來好好學習一下。

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jiaoao
LV.9
10
2010-10-14 11:55
@lizlk
呵呵,一大早,看到這個,終于有點熱鬧了。我仔細看了看,由于沒有源代碼的緣故,越看越覺得這個參考設計做的非常巧妙。內部包含了非常獨特的思想概念,呵呵。現在才發現,對于我在樓上說的,我非常抱歉,因為我說錯了。前級的雙反激用的是有緣鉗位,呵呵,而且應該就是在這一級用了正弦波變換,輸出是正弦波電流,后面通過檢測AC電壓,通過H橋的SCR向電網注入正弦波電流,實現高功率因數的并網,這個思路非常好啊。 ddmushroom建議把全部文件都傳上來,我也來好好學習一下。
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ddmushroom
LV.4
11
2010-10-14 13:44
@lizlk
呵呵,一大早,看到這個,終于有點熱鬧了。我仔細看了看,由于沒有源代碼的緣故,越看越覺得這個參考設計做的非常巧妙。內部包含了非常獨特的思想概念,呵呵。現在才發現,對于我在樓上說的,我非常抱歉,因為我說錯了。前級的雙反激用的是有緣鉗位,呵呵,而且應該就是在這一級用了正弦波變換,輸出是正弦波電流,后面通過檢測AC電壓,通過H橋的SCR向電網注入正弦波電流,實現高功率因數的并網,這個思路非常好啊。 ddmushroom建議把全部文件都傳上來,我也來好好學習一下。

原理圖,料單,源文件都在最頂上,大家趕緊開動腦筋,我覺得它里面還有很地方可分析。

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wangshujun
LV.8
12
2010-10-14 17:58
@ddmushroom
原理圖,料單,源文件都在最頂上,大家趕緊開動腦筋,我覺得它里面還有很地方可分析。

我覺得最困惑的是scr的逆變橋,主要的問題是過零點的畸變很大,按說做成mos的效果會好很多,而且在這個低頻應用環節里面mos的驅動也不困難,效率也不是大問題因為電流小,mos余量大一些以后內阻損耗可以很低的

不過自己做這個修改也不算困難

程序里面沒看到主動孤島保護的部分,按說這樣小的功率也沒有主動孤島保護的要求的,應該算合理,被動孤島基本就是檢測網側的電壓狀態來判斷電網是否正常,不算很困難的

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wangshujun
LV.8
13
2010-10-14 17:59
@ddmushroom
QQ70272433這個參考設計的軟件相當復雜,又沒有完整的流程圖,我看了好幾天都沒理清頭緒,還是要大家共同開動腦筋啊

這么點軟件就很復雜了嗎,應該算簡單設計的

實際的測試方法和手段看到的介紹少了點,可能需要自己做一些工作了

 

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wangshujun
LV.8
14
2010-10-14 18:01
@ddmushroom
原理圖反激變壓器的同名端是畫錯的,但應用文檔里的圖是對的 wangshujun說的很對,SCR是做換向,頻率由電網頻率PLL鎖相同步。似乎反激只做電流反饋,查表逐波控制成正弦。使用它的理由不明,猜測是為了簡化線路。另一個理由是不會有逆向電流,如果使用MOS或者IGBT必須防止交流逆向,比如H5或者HERIC做的和成本應該無關。否則它絕不會在反激的整流管用上了CREE的1200V碳化硅管。效率也應該關系不大,這個SCR導通類似二極管,肯定比低內阻MOS損耗大,但好于IGBT。
因為前幾dcdc的輸出已經有整流管了,不可能再有逆向電流問題了,這個理由不能成立
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wangshujun
LV.8
15
2010-10-14 20:33
@wangshujun
我覺得最困惑的是scr的逆變橋,主要的問題是過零點的畸變很大,按說做成mos的效果會好很多,而且在這個低頻應用環節里面mos的驅動也不困難,效率也不是大問題因為電流小,mos余量大一些以后內阻損耗可以很低的不過自己做這個修改也不算困難程序里面沒看到主動孤島保護的部分,按說這樣小的功率也沒有主動孤島保護的要求的,應該算合理,被動孤島基本就是檢測網側的電壓狀態來判斷電網是否正常,不算很困難的

沒注意,他確實做了頻率擾動的方式進行孤島檢測

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wangshujun
LV.8
16
2010-10-14 20:36
@ddmushroom
孤島檢測好象是頻率漂移法,代碼很簡單,不知道是不是僅僅是個功能示意,還不完善。直流分量檢測好象是沒還有,交流漏電流檢測、PV漏電流檢測是肯定沒有

這個設計針對的是微逆變器,那幾個檢測可以沒有,特別又是隔離輸出結構的,漏電劉影響本來就很小

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2010-10-15 08:16
@wangshujun
這個設計針對的是微逆變器,那幾個檢測可以沒有,特別又是隔離輸出結構的,漏電劉影響本來就很小
老兄,我想請問一下PV漏電流檢測,和交流逆向到底是如何產生的,有發生泄露的示意圖嗎?
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ddmushroom
LV.4
18
2010-10-15 08:45
@lizlk
老兄,我想請問一下PV漏電流檢測,和交流逆向到底是如何產生的,有發生泄露的示意圖嗎?

變壓器隔離的按理不用管交流反向,這個都是在非隔離的逆變器上。因為mos或者IBGT都有反向的體二極管,即便關閉開關管,交流反過來還是能流到直流端。

那到底為啥要用晶閘管呢,就為了驅動簡單?沒想明白

PV漏電流一般檢測PV+對PE和PV-對PE的電壓和PV+對PV-的電壓之間的關系。相差超過限定就認為太陽板有漏電。一般是組串式逆變器用,因為PV電壓比較高,而且走線也比較長。微逆變器電壓不超過50V,PV就近接入,應該可以不用檢測

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ddmushroom
LV.4
19
2010-10-15 08:47
@wangshujun
這個設計針對的是微逆變器,那幾個檢測可以沒有,特別又是隔離輸出結構的,漏電劉影響本來就很小
好像搞來搞去就我們三個人在討論
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ddmushroom
LV.4
20
2010-10-15 08:49
@wangshujun
我覺得最困惑的是scr的逆變橋,主要的問題是過零點的畸變很大,按說做成mos的效果會好很多,而且在這個低頻應用環節里面mos的驅動也不困難,效率也不是大問題因為電流小,mos余量大一些以后內阻損耗可以很低的不過自己做這個修改也不算困難程序里面沒看到主動孤島保護的部分,按說這樣小的功率也沒有主動孤島保護的要求的,應該算合理,被動孤島基本就是檢測網側的電壓狀態來判斷電網是否正常,不算很困難的
我對SCR非常不熟悉,你看他在AN里給出的驅動示意,我總覺得不太對啊
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2010-10-15 08:54
@ddmushroom
變壓器隔離的按理不用管交流反向,這個都是在非隔離的逆變器上。因為mos或者IBGT都有反向的體二極管,即便關閉開關管,交流反過來還是能流到直流端。那到底為啥要用晶閘管呢,就為了驅動簡單?沒想明白PV漏電流一般檢測PV+對PE和PV-對PE的電壓和PV+對PV-的電壓之間的關系。相差超過限定就認為太陽板有漏電。一般是組串式逆變器用,因為PV電壓比較高,而且走線也比較長。微逆變器電壓不超過50V,PV就近接入,應該可以不用檢測

多謝老兄,你說的PE是不是大地?

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2010-10-15 08:54
@ddmushroom
好像搞來搞去就我們三個人在討論[圖片]
呵呵,是啊,就我們三人。
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2010-10-15 08:57
@ddmushroom
變壓器隔離的按理不用管交流反向,這個都是在非隔離的逆變器上。因為mos或者IBGT都有反向的體二極管,即便關閉開關管,交流反過來還是能流到直流端。那到底為啥要用晶閘管呢,就為了驅動簡單?沒想明白PV漏電流一般檢測PV+對PE和PV-對PE的電壓和PV+對PV-的電壓之間的關系。相差超過限定就認為太陽板有漏電。一般是組串式逆變器用,因為PV電壓比較高,而且走線也比較長。微逆變器電壓不超過50V,PV就近接入,應該可以不用檢測
我覺得他用SCR是作為電流換向,由于SCR有反應時間,在MS級別,所以在文檔里看到它的電流波形在過零點有畸變,這也是這種慢速器件固有的缺陷。但是我認為會影響THD,諧波可能影響小。
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flowcloud
LV.2
24
2010-10-15 09:55
@lizlk
呵呵,是啊,就我們三人。
我們在一旁默默的學習著~~
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wangshujun
LV.8
25
2010-10-15 11:23
@lizlk
我覺得他用SCR是作為電流換向,由于SCR有反應時間,在MS級別,所以在文檔里看到它的電流波形在過零點有畸變,這也是這種慢速器件固有的缺陷。但是我認為會影響THD,諧波可能影響小。

電流過零點畸變,使因為可控硅是半控期間,需要等待自然0電流關斷,這個關斷并不能在前級停止pwm的時候立刻發生,如果沒有關閉的時候前極pwm又開始新的輸出的話,會導致直通發生,這是致命問題,因此它為了保證換向它應該做了一些等待的動作,所以在0點附近電流本身就不可能做到連續,因此出現畸變也就可以理解了

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ddmushroom
LV.4
26
2010-10-15 12:11
@lizlk
多謝老兄,你說的PE是不是大地?
是的
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2010-10-15 12:13
@ddmushroom
是的
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wangshujun
LV.8
28
2010-10-15 12:18
@ddmushroom
好像搞來搞去就我們三個人在討論[圖片]
看起來關注太陽能并網的人沒有我們想象的多
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ddmushroom
LV.4
29
2010-10-15 12:33
@wangshujun
看起來關注太陽能并網的人沒有我們想象的多

做并網的必須要有足夠的測試設備,對業余愛好者可能來說可能代價太高

 

其他不說,光交流源,交流負載就要好多錢了

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2010-10-15 13:08
@ddmushroom
做并網的必須要有足夠的測試設備,對業余愛好者可能來說可能代價太高 其他不說,光交流源,交流負載就要好多錢了

的確是這樣,更不要說過那些眼花繚亂的認證了。呵呵

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wangshujun
LV.8
31
2010-10-16 22:00
@ddmushroom
做并網的必須要有足夠的測試設備,對業余愛好者可能來說可能代價太高 其他不說,光交流源,交流負載就要好多錢了
其實按照ul1741做,也沒有太多的設備需求的
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