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逆变器-单相-并网正弦波控制板制作

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马丽 发表于 2020-1-9 11:05 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 马丽 于 2020-1-26 13:17 编辑

     大家好!上一篇发帖了PIC16F716的离网正弦波控制板, http://www.51hei.com/bbs/dpj-178040-1.html,喜欢的朋友,请大家点个收藏,谢谢。     这一篇发布PIC16F716的逆变器-单相-并网正弦波控制板制作,有图有程,自从制作出了离网正弦波样品,输出的波形的确很漂亮,尤其是输出的稳压精度,空载与满载基本上做到输出纹丝不动的状态。并且输出电压的调节范围很宽(AC80-AC300V)输出大家都知道,并网逆变器是建立在离网逆变器的程序之上的,要想做并网逆变器,必须离网逆变器的输出波形要做的很好,不然失真度太大,并网会不成功,更何况是一只普普通通的PIC16F716呢!全网是没有人,使用这款芯片做并网逆变器的,我只是挑战一下自己,做并网逆变器的流程,认识并网程序的编写。不过大家放心,下一步我会跳到DSP芯片去,做离网三相逆变器和并网三相逆变器的。
    我的理想是自己做出:电能回馈型节能电子负载
    回馈型电子负载采用逆变并网的方法,将测试的直流电源老化的能量功率输出逆变成交流电回馈到电网再利用.在能为客户节约大量的老化电费支出\的同时,由于电能利用效率的提高,间接地提高了老化产能,具有很高的投资回报。电能再生循环利用,节省能源,又减少热量排放,改善环境,达到测试、节能与减排的多重目的。
    本设计了PID控制算法与SPWM波相结合的软件系统,实现了电压同频同相的闭环跟踪;实现了可调负载的情况下恒电流控制、又因输出电压与电网电压相同,又实现了恒功率的自动闭环调节功能,响应速度较快。采用了有源逆变、并网控制、并网电流正弦化等关键技术,实现了电能回收再循环利用,节省能源。
    先看原理图:

原理图.jpg

这一篇:我打算分两步进行:
第一步:在离网正弦波控制板基础上,先测试程序,并网时的锁频锁相,并网时的功率PID恒流控制,和市电的过压,欠压,频率检测等等
第二步,设计一款完整的回馈式电子负载,包括前级boost升压,也用PIC16F716,不知道这样出来的产品,性能如何!望大家多多支持,
提出宝贵的建议。
  PCB画好了
PCB.jpg

打样中,趁着闲工夫,努力编程
还是加入显示部分
程序.jpg
这是正弦波码表
码表.jpg
试了4个,正弦波码表,54的时候效果最好
这是码表的计算
就是这样计算的.jpg

程序编了这么多天,终于完成,刚好PCB板子也到了
PCB0.jpg

PCB1.jpg

PCB2.jpg

      花了100元,打了10张PCB,我自己用2张,余下的免费送给大家,是免费不要钱的哈!
      这一篇,我会详细的讲解调试和制作过程,希望大家不要嫌我啰嗦,也会碰到技术瓶颈,希望大家能给与最棒的技术支持!
      马上开始焊板子!
1.jpg
51hei图片_20200109140424.jpg
51hei图片_20200109140438.jpg
板子焊好了,下面是板子的功能说明
并网控制板.jpg
顺便再说说,LCD128*64显示屏接线方法
51hei图片_20200109162520.jpg
51hei图片_20200109162535.jpg
51hei图片_20200109164518.jpg
大工告成,准备电源通电了.
  再重复一遍,本篇内容只谈锁相,锁频,顺利并网,后续我再加上防孤岛检测与保护,市电过压与欠压,还有逆变输出的过压与欠压等等
       首先找来一只多路电源,输入AC150V-420V,输出+24V,-24V,+10V,还空一路隔离的+24V,是我自己自制的
电源.jpg
再找来一台逆变供电电源
电源0.jpg
电源1.jpg
    这两样是我业余时间自制的,
    原理图我做了一点点修改,请看图
原理图1.jpg
市电同步那里加了一只变压器,参数是220V/12V/1W,添加的原因是隔离处理,在烧写程序时,读数不准确,另外就是添加了VR1,此电位器是设定输出电流,显示在功率栏里面,以数字量的形式显示
2.jpg
3.jpg
4.jpg
好了,现在可以通电测试了!
开机界面
5.jpg
工作界面,缺失市电同步信号
6.jpg
先来这样个简单的画面,后面再来升级,我解释一下功率后面的前3个000,那是显示的电位器调节的数字量
  现在控制板是没有工作的,是一个死机画面,接着我插上市电同步信号,需要重新开机。
  大家请看!
8.jpg
显示了,市电电压与万用表相等
9.jpg
调节这个可调电阻,在功率栏后面显示084,它的范围是0-255,可调电阻的电压范围是0-5V
10.jpg
接上一只200W白炽灯泡,电线穿过互感器,插上市电,电流显示了,同时功率也显示出来了
11.jpg
在无聊时我试了一下,同时接了3只12864,也能工作
显示屏0.jpg 显示屏1.jpg
   接下来我们测试锁频锁相,还有输出波形,恒流功能,这些正常了才能并网
   找来我上一篇的离网正弦波控制板,利用里面的隔离光耦驱动电路
12.jpg
拆掉单片机PIC16F716
12-1.jpg
按照图片接线
13.jpg
14.jpg
按照如图连接
14-2.jpg
14-3.jpg
找来一只正弦波功率后级
14-0.jpg
8KW正弦波离网后级功率输出模块
14-1.jpg
原来是每路3只功率管并联使用,现在我只安装了1只,原因是怕并网时不成功,损失降到最低
14-4.jpg
图中的红黑线是正弦波逆变器功率级的供电(母线供电)
14-5.jpg
准备就绪了,通电看输出波形,请看!
14-6.jpg
    这是第一张开机的输出波形,大家看到没蓝色市电波形,黄色逆变器波形,有两个问题出现了:
   一是:不锁频,不锁相,蓝色波形左右来回慢慢移动,这是没添加锁频锁相出现进去
   二是:逆变器波形正半周和负半周出现了失真,为什么会这样呢?
    做任何东西,是没有一帆风顺的,都会有很多坎坷等着我们一步一步的去克服,最后才能成功!
    其实这两个半周是错位了,为什么会出现这种情况呢?先看程序
15-0.jpg
大家都知道,PIC16F716情况有点特殊,它是正半周与负半周轮流交换输出的单极性拓扑,所以正半周和负半周都需要独立的锁频锁相,在交替工作切换的期间,锁频锁相识别处理过程,需要时间计算,所以正半周与负半周出现了错位,因此,此款PIC16F716需要额外的进行正半周与负半周相位时间校正,其它不用这样做的。下一步我用DSP芯片做三相并网,就不会有这种情况发生了。
15-1.jpg
这图片是没锁频锁相出现进去,(上面是市电波形,下面是逆变器波形),这时蓝色波形(市电波形)会左移动或者右移动,
   但是经过了正半周和负半周时间补偿
15.jpg
这是锁频波形,这时左右不会移动,只是相位落后了,同样蓝色市电波形,黄色逆变波形,现在逆变器输出波形交越失真已经解决了,只是输出相位偏差大,需要微调系数
16.jpg
再来几张锁频锁相波形,微调后的锁相波形
17.jpg
好了!重叠了,锁频锁相完成
18.jpg
    蓝色市电波形黄色逆变波形,再看看零点位置,也是稳定的
    到了这步,基本上并网逆变器成功了一半,继续往下走,估计还有好多意想不到的的问题出现,希望大家给力!
    下一步测试恒流输出功能,因为并网逆变器,不是恒压工作,而是恒流工作,只要恒流能稳定,可控,就可以市电并网了
    这只是我个人的理解,本人做离网逆变器是菜鸟,那就更别说并网逆变器的制作了,所以的所以,望并网高手支招,谢谢高手并网大师们!
    并网逆变器制作工作进行了这么多天,本人心里很难过:得不到并网大师们的迷津指点,也得不到爱好者们的好与差的评价,好失望。
    我QQ是:2118163693,欢迎技术探讨!
20.jpg
按图连接,注意:灯泡线穿过互感器再接到逆变器输出
21.jpg
逆变器供电,是一台0-400V,0-10A的可调电源,电源电源首先调到200V
22.jpg
输出接的灯泡亮了
23.jpg
现在的设定值是44的数字量
24.jpg
数字量调到26,亮度明显变暗了,证明输出功率可控制
25.jpg
26.jpg
再调到17的数字量,灯泡一点点亮了
27.jpg
再把可调电源调到350V,
大家看看,灯泡输出亮度不变,证明证明输出恒流,可控
28.jpg
数字量调到30,灯泡明显变亮了些
29.jpg
继续加到48的数字量,由于灯泡太亮,手机照相都黑了
30.jpg
  再调到36灯泡又暗下来
  恒流可控实验通过完成了
  最后输出接入市电并网啦!
这是并网逆变器控制板程序,大家可以仿真,可以制作样机
:020000000F28C7
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开始并网了! 30.jpg

输出经过电流互感器,再串联3只200W灯泡接入一只电感,最后接入市电
31.jpg

串联灯泡的目的,是怕并网不成功,造成逆变器顺坏,炸机
32.jpg

开机,同时接通市电,可调电源输出电压调到高于330V
    现在大家注意了,通电会有两种情况发生
    1.串联的灯泡特别亮,2.串联的灯泡闪烁一下,立马熄灭
   灯泡特别亮,说明市电相位反了,需要把同步输入的两条线交换一下,就可以了,大家要注意了。

33.jpg

调整功率,显示看图片
34.jpg

并网功率继续加大,灯泡微亮了
35.jpg
   现在加到234W,1A的输出,现在这种情况,不知道能不能把灯泡直接短路?请大师们支招!
   现在到了这种情况,大家看看,是不是并网成功?欢迎大家一起做试验,程序已经公布了
   我听个别朋友说,并网试验,同行都是低压(50-150V)并网,不能直接高压(220V)并网,大家说,是这样吗?
   另外,并网的条件:是同频,同相,输出电流恒流可控就行了吗?(除过欠压,孤岛外)
   重复一遍,本主控芯片是PIC16F716
   今天,我铆足了劲,直接短路串联在市电的灯泡,接了只5A250V保险管和10D-11的热敏电阻 40.jpg
调整功率,并网输出2.0A
41.jpg 42.jpg 43.jpg
继续加大,并网输出2.9A,功率上去了
44.jpg
   3.2A的并网电流,并网成功了!这样调节下去是可以继续加大并网功率的。顺便我多说一句,功率后面的预设数字量计算,163/255*5=3.196A,估计初学者不会计算,意思是你预设到哪里,输出就给你恒流在哪里,现在预设3.196A, 输出就恒定在3.2A 。
   不过我会停止了,因为此次的连接,真算得上是蜘蛛网电路,接下来我会抽时间整理原理图,加上前级的boost升压电路,芯片也用PIC16F716,做成一套完整的样机,供大家学习参考,收集电能老化产品。
   有了本次的成功,在程序方面,已经深入了解到了,并网必备的条件,我想单相程序能顺利成功,估摸着三相也就不在话下了,欢迎关注我的三相离网正弦波控制板,三相并网正弦波控制板。
  本次并网逆变器(单相),并网顺利,圆满成功!还有几块空PCB(并网逆变器控制板),免费送给大家,需要的朋友找我索取,送完为止。
   下一步开始进行绘制一款完整的,3000W回馈式电子负载了!




16.jpg
51hei截图20200126131046.png

PIC16F716.pdf

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 楼主| 马丽 发表于 2020-1-17 08:39 | 显示全部楼层
本帖最后由 马丽 于 2020-1-19 12:31 编辑

并网成功啦!主控芯片PIC16F716
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acer77e 发表于 2020-2-1 12:35 | 显示全部楼层
希望这个电子负载早点做出来 我们也好有所分享
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15378260609 发表于 2020-2-1 19:11 | 显示全部楼层
这个资料真不错。好好学习一下。
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 楼主| 马丽 发表于 2020-2-3 19:52 | 显示全部楼层
15378260609 发表于 2020-2-1 19:11
这个资料真不错。好好学习一下。

很快会出来的,前级还需要一个BOOST升压程序,再加上统一管理系统控制程序,一套完整的产品就出现了
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tomli 发表于 2020-2-10 08:32 | 显示全部楼层
这个真挺好,高手。
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cooleaf 发表于 2020-3-5 15:24 | 显示全部楼层
并网成功啦!恭喜楼主。
建议考虑做成输入电压自适应模式,这样真正可以接入老化机的输出负载端了。
功德无量!!!
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 楼主| 马丽 发表于 2020-3-5 15:50 | 显示全部楼层
cooleaf 发表于 2020-3-5 15:24
并网成功啦!恭喜楼主。
建议考虑做成输入电压自适应模式,这样真正可以接入老化机的输出负载端了。
功德 ...

已经在做了
原理图 1.jpg

PCB
2.jpg

已经在打样中
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HZY//123456 发表于 2020-3-30 15:34 | 显示全部楼层
厉害。我也做过,不并网开环的很容易做出来,用锁频并网一直没成功,后来就没再玩了。百度了很多次很多次,都是太专业 都是一大堆公式,具体点通俗点的描述怎么并网的,一直没看到有人讲。
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HZY//123456 发表于 2020-3-30 15:49 | 显示全部楼层
我那个是用的36V交流, 用工频变压器并网,并网前两个波形都很一致又同步,只要并上前就不同步了,然后就变压器咕咚咕咚响
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 楼主| 马丽 发表于 2020-3-31 07:12 | 显示全部楼层
HZY//123456 发表于 2020-3-30 15:49
我那个是用的36V交流, 用工频变压器并网,并网前两个波形都很一致又同步,只要并上前就不同步了,然后就变 ...

同频同相是每并网一个波形都需要进行的呢,必须实实在在的同步,马虎不得
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chenxin123 发表于 2020-4-29 09:49 | 显示全部楼层
请问楼主能和可程控交流源同步锁相再并联吗。。小白求解
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 楼主| 马丽 发表于 2020-4-29 13:12 | 显示全部楼层
可程控交流源的频率电压波形是什么参数?
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zxv024 发表于 2020-4-30 15:36 | 显示全部楼层
楼主威武,看了深感震惊。向你学习!
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yhx42315 发表于 2020-5-21 16:44 来自手机 | 显示全部楼层
楼主厉害了,膜拜
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下个金黄 发表于 2020-7-6 14:30 | 显示全部楼层
您好,您贴的代码怎么都成乱码了呀
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