最大功率跟踪逆变器的设计与实现

 

关键字：大功率

 跟踪逆变器 

  摘要:  为解决直流逆变交流的问题，有效地利用能源，让电源输出最大功率，设计了高性
能的基于

IR2101 最大功率跟踪逆变器，并以 SPMC75F2413A 单片机作为主控制器。高电压、

高速功率的

MOSFET 或 IGBT 驱动器 IR2101 采用高度集成的电平转换技术，同时上管采用

外部自举电容上电，能够稳定高效地驱动

MOS 管。该逆变器可以实现 DC/AC 的转换，最大

功率点的跟踪等功能。实际测试结果表明，该逆变器系统具有跟踪能力强，稳定性高，反应
灵敏等特点，该逆变器不仅可应用于普通的电源逆变系统，而且可应用于光伏并网发电的
逆变系统，具有广泛的市场前景。

 

　　随着工业和科学技术的不断发展，对电能质量的要求将越来越高，包括市电电网在内
的原始电能的质量可能满足不了设备要求，必须经过电力电子装置变换后才能使用，而
DC／AC 逆变技术在这种变换中将起到重要的作用。根据市场趋势，逆变器的选型安装越来
越倾向于小型化、智能化、模块化等方向发展，其控制电路主要采用数字控制，系统的安全
性，可靠性以及扩展性，同时将各个完善的保护电路考虑其中。因此，这里提出一种基于
IR2101 的最大功率跟踪逆变器设计方案。
　　

1 IR2101 简介

　　

IR2101 是双通道、栅极驱动、高压高速功率驱动器，该器件采用了高度集成的电平转换

技术，大大简化了逻辑电路对功率器件的控制要求，同时提高了驱动电路的可靠性。同时上
管采用外部自举电容上电，使驱动电源数目较其他

IC 驱动大大减少，在工程上减少了控制

变压器体积和电源数目，降低了产品成本，提高了系统可靠性。
　　

IR2101 采用 HVIC 和闩锁抗干扰制造工艺，集成 DIP、SOIC 封装。其主要特性包括：悬

浮通道电源采用自举电路；功率器件栅极驱动电压范围

10～20 V；逻辑电源范围 5～20 

V，而且逻辑电源地和功率地之间允许+5 V 的偏移量；带有下拉电阻的 CNOS 施密特输入
端，方便与

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 为高端浮动供应；HO 为高边栅

极驱动器输出；

Vs 为高端浮动供应返回；Voc 为电源；LO 为低边栅极驱动器输出；COM

为公共端。
　　

2 系统硬件设计

　 　 根 据 系 统 设 计 功 能 需 求 ， 其 硬 件 组 成 框 图 如 图

2 所 示 。 该 系 统 硬 件 设 计 是 由

SPMC75F2413A 单片机主控制器模块、外部供能系统(普通或光伏)、斩波电路模块、IR2101 逆
变电路模块和最大功率跟踪外部电路模块组成。通过最大功率跟踪外部电路模块检测外部电
压，将检测值返回到

SPMC75F2413A 主控制器中。斩波电路模块通过主控制器对其控制，

实现最大功率跟踪。外部供能系统是为各个模块提供电源。

IR2101 逆变电路模块主要实现