单相光伏发电系统中前级Boost电路硬件设计实例
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本文以单相光伏发电系统中前级Boost电路为例对其进行硬件设计，Boost电路的硬件电路主要包括能量转换电路、开关管驱动电路和信号检测电路的设计。 1、系统指标
2、能量转换电路设计 2.1 能量转换电路原理图
图2 能量转换电路原理图 2.2 能量转换电路器件选型 （1）储能电感L的器件选型（图2中的L1） 已知Boost电路的输入输出电压关系：
根据上式计算占空比可得：0.625
将系统指标中的参数代入上式可得：
另外，结合实际情况，认为输入电压平均在100V左右，此时电感所要承受的最大电流为：
综上所述，考虑到系统的的裕量，电感要适当取得大一些，本例中的电感参数取5mH，其饱和电流参数取为10A。
图3 定制铁硅铝磁环电感实物图（5mH/10A）
（2）输出滤波电容C的器件选型（图2中的C3~C6）
已知输出滤波电容的选取依据：
将系统指标中的参数代入上式可得：
由于本例中Boost电路的输出滤波电容同时作为系统的母线电容，因此在设计时通常留5~10倍裕量（一般情况下2倍裕量即可）。本例中输出滤波电容取2000μF，且输出电容的耐压必须大于输出电压400V。在硬件设计时使用了8个1000μF/315V的电解电容，并采用两个串联为一组，然后四组并联，最终得到2000μF/600V的输出电容。
图4 牛角型电解电容实物图（1000μH/315V）
（3）开关管VQ的器件选型（图2中的Q1）
在对开关管器件进行选型时应考虑器件所能承受的最大电压和最大电流，另外还需考虑最大开关频率等因素。从电路拓扑可以看出，开关管所承受的最大电压即为母线电压400V。考虑到电路中可能存在尖峰脉冲，需要保留一定的耐压裕量，因此耐压参数设计为600V。
从耐流角度分析，输出的最大电流为：
而开关管所要承受的最大电流为：
同样考虑一定的裕量，这里耐流参数设计为50A。
综合考虑以上两点因素，开关管选择英飞凌公司的绝缘栅双极型晶体管IKW50N60T，该型号的IGBT具有600V的耐压和50A的耐流，并且最大开关频率可达20kHz。
图5 开关管IKW50N60T实物图（600V/50A）
（4）二极管VD的器件选型（图2中的D1） |
