10-07日更新：62貼更新驅動波形圖：

目前市面上的逆變器做來做去沒有任何新意，做一個純粹的逆變器，目前已經遠遠不能符合實際需要了，比如光伏離網，光伏儲能系統，通訊電力電源，此類應用的逆變器，單純從逆變器本身已經完全不能勝任在這些高端應用的系統中了，純逆變有點到了山窮水盡的地步了。鑒于此，我一直想要一種非常靈活的系統方案,包含以下這些功能：

 

1，通訊功能，RS485工業總線，利用MODBUS協議完成所有信號，數據的輸入輸出，通過主機可以鏈接控制總線上N多個逆變器，這個功能在電信，電力逆變器的應用上是必備，現場可以通過主機修改逆變器的所有參數，比如過壓，欠壓保護值，過載保護值，每臺逆變器都可以通過總線向主機報告所有運行參數，故障狀態等等功能。

 

2，逆變、市電雙向切換功能，這個切換是無縫切換，要求切換時間越短越好，這次我的設計要求是在10MS內，10MS對于極大多數的負載，這個時間足以保證負載的正常運行，不會出現掉電不穩的問題。由于可以雙向切換，比傳統UPS更加進行智能的功率管理，這在我們經常使用的太陽能，風能等新能源行業里面具有非常大的意義，可以讓系統發電效率最高，讓電池運行更加經濟。

 

3，逆變、市電可選優先供電，這個和雙向切換功能配合，共同完成系統的自由設定，切換過程無任何斷電，保證敏感性負載的運作。

 

4, 人機界面，這個需要LCD和按鍵相互配合，LCD可以顯示逆變器的所有運行參數，當前的工作狀態，比如：輸入電池電壓，輸出電壓，輸出電流，輸出功率，當前頻率，工作模式，如果與BMS系統通訊，甚至可以知道蓄電池剩余電量，工作時間預測等等。LCD菜單簡單易用，傻瓜型操作，這樣對于任何人使用都沒有難度。

 

5，控制方式，目前逆變器都是單電壓環控制，這樣的控制方式瞬態特性太差，帶很多負載的時候，波形并不好，特別是單極性調制的機器，帶非線性負載的時候，損耗太高，需要一種電壓電流雙環控制的模式，實時采樣電感電流，作為內環調節，電壓外環，保證瞬態特性，和非線性負載造成的失真。

 

6，輸出電壓穩壓控制，在提高瞬態特性的同時，最好進行VRMS實時計算輸出電壓，這樣保證輸出有效值電壓的純粹性，在不同的負載下可以做到輸出電壓的有效值是符合設置的參數。

 

經過這段時間的研發，軟，硬件已經基本成熟，實現了上面所有功能。

后面我會將每個地方的電路圖一步步分別詳細解說，這個資料是全程開放，所有的電路圖都會出現。

它的基本參數是：

 

輸入電壓：DC20-DC31V，額定24VDC規范

輸出電壓：AC220V，可以通過按鍵，或者RS232/RS485設定范圍是AC180V-260V

輸出功率：2000W

頻率鎖相跟蹤范圍：45hz-65hz，對于50HZ電網，頻率跟蹤范圍是45 hz -55 hz,對于60HZ電網頻率跟蹤范圍是55 hz -65 hz.  如果超出以上識別的范圍，會自動以50 hz默認頻率運行。

市電頻率可以自己映射到逆變器的輸出頻率，讓逆變器頻率追隨市電頻率。

無市電情況，可以自行選擇50HZ或者60HZ輸出，并且該參數可以自行整定。

市電、逆變可選優先供電，可以通過按鍵開關設定。

LCD顯示所有工作狀態，以及所有故障狀態，故障狀態以故障代碼顯示。

 

切換邏輯：

逆變優先模式：所有在逆變下發生的故障保護，比如：過壓，欠壓，過溫，過載，都可以切換到市電繼續讓負載運行。短路情況下，不會切入市電，此時逆變器會關機，防止負載短路造成其他的故障。當以上發生的任何故障，在解除之后，都可以重新在市電狀態切換回逆變狀態，繼續之前的工作模式運行。

 

市電優先模式：負載優先從市電供電，逆變此時處于待機狀態，當市電掉電，在10ms內可以自動轉換到逆變模式，讓負載不會掉電，當市電重新到來的時候，將會切換到市電下繼續讓市電給負載供電，切換時間很短，只有5MS。

 

RS233/RS485通訊，此時可以通過PC端的軟件監控到掛接在RS485總線上的每一臺機器的狀態，采用了MODBUS通訊協議，實現多機通訊，這個PC界面還在制作，晚點會發出來讓大家討論。有了這個通訊，遠程監控逆變器，已經不是難事了。

 

 

以下是該機器的實物，板子三維是252mm*148mm*75mm

這是全貌，控制板在下面，旁邊放了一枚硬幣對比，可以看出控制板其實非常小，這還是采用單面貼片工藝。

控制板在主板上的位置：

這是前級升壓MOSFET，我不喜歡用多個管子并聯，我只做了2對TO-247封裝的位置，目前只裝了一堆，可以在調試

的時候提供方便，MOSFET不是并的越多越好，要考慮非常多的因素，做到精簡，只有精簡才可靠。

我在24V上采用的是IRFP4468這種牛管，耐壓100V,電流是290A，內阻極小，價格是15一個。

這個部分就是MOSFET驅動IC了，是一片TC4427提供過來，驅動電流1.5A，足可以驅動IRFP4468這類牛管。

DC-DC推挽部分的主變，采用的是EE55，前級是全程閉環的，所以這個地方加了一些其他的措施來完成，在電路圖發的時候

我會詳細解釋這個推挽部分，目前做出來實際的效果，類似于軟開關的效果了。輸入電流呈現正弦化，可以極大降低輸入電解

的溫升，電容再也不會發高燒了。

下面的是輔助電源部分，由于輸入和輸出全部隔離，而且信號處理方式上，需要給運放提供正負電源，加上24V，

乃至以后48V那些高電壓輸入降壓給信號處理，需要一種極其穩定的電源供電，反激電源在這個上面是不二選擇

畢竟整機的供電都是從此處得來，其他的地方做的再好，這個地方出問題，整機就變成廢鐵。

RHRP3060組成的高壓整流，這個東西大家都很熟悉。

下面的是H橋部分，采用了4個英飛凌的IGBT，型號是IKW30N60T,溝槽工藝的，導通壓降好像是在1.5V左右,在100度

的結溫下，都還有30A電流，并且提供5US的短路時間，足以扛這個功率段的所有感性負載了。做這個2KW上效率很棒。

我的并網3KW都是用這個IGBT完成了。

為了能保證驅動的干脆與純凈，采用了TLP250光耦隔離驅動，輸出級采用正負電壓供電，+12V,-5V，驅動可以做到

很容易。

這個就是第二個輔助電源了，專門用來給IGBT驅動供電，提供3路隔離電源，分別到TLP250光耦。

輸出端的部分，這個部分比較簡單，由于SPWM繼承了單極性，雙極性的所有優點，電感要求不用太嚴格，電感量

從500uH一直到1mH都可以完全適用，降低了電感的繞線工藝，由于DSP發出的SPWM每個正弦周期是400個點，在

20Khz的載波上是全分辨率的調制，所以輸出的正弦波非常干凈和純粹，后級跟一級共模就可以解決輻射問題。

輸出端的采用了2個繼電器進行逆變、市電的雙向切換，切換時間最長不超過10MS。保證電腦這類負載不會掉電。

市電，逆變的電壓采樣，都是用的隔離互感器，后續會打算直接采用電阻采樣，效果是一樣的。這個互感器實際上

效果并不怎么好，DSP做的實時交流有效值計算，所以輸出電壓的精度可以非常高。

大家有沒有發現，我遺漏了什么東西嗎？

推挽升壓為何我要采用TC4427這種專用驅動IC呢，為何不直接采用三極管做的圖騰呢，這樣不是更加靈活和低成本嗎？