跟着工业和科学技能的不断开展，对电能质量的要求将越来越高，包含市电电网在内的原始电能的质量或许满意不了设备要求，有必要经过电力电子设备改换后才干运用，而DC／AC逆变技能在这种改换中将起到重要的效果。依据市场趋势，逆变器的选型装置越来越倾向于小型化、智能化、模块化等方向开展，其操控电路首要选用数字操控，体系的安全性，可靠性以及扩展性，一起将各个完善的维护电路考虑其间。因而，这儿提出一种依据IR2101的最大功率盯梢逆变器规划方案。
1 IR2101简介
IR2101是双通道、栅极驱动、高压高速功率驱动器，该器材选用了高度集成的电平转化技能，大大简化了逻辑电路对功率器材的操控要求，一起提高了驱动电路的可靠性。一起上管选用外部自举电容上电，使驱动电源数目较其他IC驱动大大削减，在工程上削减了操控变压器体积和电源数目，降低了产品成本，提高了体系可靠性。
IR2101选用HVIC和闩锁抗干扰制作工艺，集成DIP、SOIC封装。其首要特性包含：悬浮通道电源选用自举电路；功率器材栅极驱动电压规模10～20 V；逻辑电源规模5～20 V，并且逻辑电源地和功率地之间答应+5 V的偏移量；带有下拉电阻的CNOS施密特输入端，便利与LSTTL和CMOS电平匹配；独立的低端和高端输入通道。IR2101的内部结构框图如图1所示。
图1 IR2101的内部结构框图
图1中，HIN为逻辑输入高；LIN为逻辑输入低；VB为高端起浮供给；HO为高边栅极驱动器输出；Vs为高端起浮供给回来；Voc为电源；LO为低边栅极驱动器输出；COM为公共端。
2 体系硬件规划
依据体系规划功用需求，其硬件组成框图如图2所示。该体系硬件规划是由SPMC75F2413A单片机主操控器模块、外部供能体系（一般或光伏）、斩波电路模块、IR2101逆变电路模块和最大功率盯梢外部电路模块组成。经过最大功率盯梢外部电路模块检测外部电压，将检测值回来到SPMC75F2413A主操控器中。斩波电路模块经过主操控器对其操控，完成最大功率盯梢。外部供能体系是为各个模块供给电源。IR2101逆变电路模块首要完成DC／AC的转化，并由斩波电路为其供给最大功率点的电能。
图2 体系硬件总体规划框图
图2中的SPMC75F2413A单片机正常作业电压为5 V。可是其他模块所加的电压不同，斩波电路模块与IR2101逆变电路模块所加的电压为15 V。因为IR2101的正常作业电压为10～20V。
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。其间Up、Un是一相PWM波的上下臂，Vp、Vn为另一相PWM波的上下臂，因为单片机中输出的PWM波不能驱动大功率MOS管，因而使用IR2101的电容自举功用，经过二极管VD1、VD2（选用肖特基管所具有的快康复功用，提高电容充电电压，关断进程削减耗费能量）对自举电容C1、C2进行充电，以此提高驱动MOS管的信号电压，使其具有扩展信号输出的功用，扩展后的信号PWM波就能有序地操控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，经过IR2101的%&&&&&%自举功用，就能操控VQ1导通，此刻因为LO输出为低，不能驱动VQ2，因而VQ2处于关断状况，一起Vp也输入一个高电平，即HO为高，使VQ4处于导通状况，而此刻VQ3处于关断状况，因而T1→VQ1→R5（负载）→VQ4→GND构成一个通路。反之，当Up、Vp为低电平，Un、Vn为高电平时，即电流的首要流向为T1→VQ3→R5（负载）→VQ2→GND，4个MOS管开关器材有序地替换通断，从而在R5（负载）处构成了沟通电。在实践使用中为了避免上下臂一起导通而构成短路，在软件规划的进程中，添加了死区时刻，来维护整个电路。 2．2 斩波电路
斩波电路原理图如图4所示，该电路首要用于进行最大功率盯梢，其电源为独立电压源，R6（30 Ω／30 W）为功率电阻，其首要作为电源内阻，R7、R8是为了检测负载端的电压值而构成的分压电路，经过Ud1进行检测，将检测成果回来到单片机中进行处理，经过调理PWM波的占空比，从而操控VQ5敞开与关断的时刻。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，让其经过的电压增大，从而使其值挨近光伏电池的一半，假如检测到其值小于一半的时分，会将占空比调小，让其经过的电压变小，这样经过盯梢电压来完成频率的盯梢功用。
图4 斩波电路原理图
2．3 最大功率盯梢模型剖析
本规划为了完成最大功率的盯梢模型，如图5所示电路，使得内阻R8和外阻Rb持平，Ud的电压为电池电源的一半就能够得到电池输出功率最大了，这种状况使用于线性电路中，可是在非线性电路中也能够使用这个原理，本项目经过电压盯梢的功用，完成最大功率的盯梢，首要经过调理PWM波的占空比巨细完成本功用。
图5 最大功率的盯梢模型
3 体系软件规划
A／D采样函数流程图如图6所示，此函数首要是用于收集负载端的的电压值，最终转化为起伏调制系数。本此函数中运用了CMT0定时器中止，在此中止中进行了A／D采样，将收集的电压值与换算后的电源电压中点值Vmid（见图4，即使用R7、R8组成分压电路，R7：R8=9：1），进行比较，当差值的绝对值大于100的时分，判别为收集值出现异常，强制将电源电压转化后的中点值转化为起伏调制系数，当二者之间的差值的绝对值小于100时，将差值加到Vmid上，然后再转化为起伏调制系数，最终回来中止。
图6 A／D采样函数流程图
在本函数中斩波电路的PWM中止运用了TPM2中止，在此中止中运用了起伏调制系数去调理斩波电路的PWM波的占空比，从而完成电压的盯梢功用，最终是完成最大功率的盯梢。斩波电路PWM中止子函数流程图如图7所示。
图7 斩波电路PWM中止子函数流程图
4 最大功率测验成果
对斩波电路后的J2点进行测验的，将J2点处接1个30 W／30 Ω的功率电阻作为负载，测验出表1中的各项数据。
表1 测验成果
5 结束语
本规划方案选用具有超卓功用的定时器PWM信号发生器组的16位结构的微处理器SPMC75F2413A单片机进行规划，首要使用了此单片机的PWM信号发生器组发生操控逆变电路和斩波电路的PWM波，还使用了IR2101的自举功用，对功率MOS管进行有序驱动，完成逆变，操控斩波电路的PWM波占空比，完成了最大功率的盯梢逆变器的规划。经过验证，输出的正弦沟通信号非常显着，并具有最大功率的盯梢功用。
