DC／AC 的转换，并由斩波电路为其提供最大功率点的电能。

图

2 系统硬件总体设计框图

　　图

2 中的 SPMC75F2413A 单片机正常工作电压为 5 V。但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 的正常工作电压为

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。其中 Up、Un 是一相 PWM 波的上下臂，Vp、Vn 为另一相 PWM 波的上下臂，

由于单片机中输出的

PWM 波不能驱动大功率 MOS 管，因此利用 IR2101 的电容自举功能，

通过二极管

VD1、VD2(采用肖特基管所具有的快恢复功能，提升电容充电电压，关断过程

减少消耗能量

)对自举电容 C1、C2 进行充电，以此提升驱动 MOS 管的信号电压，使其具有

扩大信号输出的功能，扩大后的信号

PWM 波就能有序地控制 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，通过 IR2101 的电容自举功能，就能控制 VQ1 导通，

此时由于

LO 输出为低，不能驱动 VQ2，因此 VQ2 处于关断状态，同时 Vp 也输入一个高

电 平 ， 即

HO 为 高 ， 使 VQ4 处 于 导 通 状 态 ， 而 此 时 VQ3 处 于 关 断 状 态 ， 因 此

T1

→VQ1→R5(负载)→VQ4→GND 形成一个通路。反之，当 Up、Vp 为低电平，Un、Vn 为高

电平时，即电流的主要流向为

T1

→VQ3→R5(负载)→VQ2→GND，4 个 MOS 管开关器件有

序地交替通断，进而在

R5(负载)处形成了交流电。在实际应用中为了防止上下臂同时导通而

造成短路，在软件设计的过程中，添加了死区时间，来保护整个电路。
　　

2．2 斩波电路

　　斩波电路原理图如图

4 所示，该电路主要用于进行最大功率跟踪，其电源为独立电压

源，

R6(30 Ω／30 W)为功率电阻，其主要作为电源内阻，R7、R8 是为了检测负载端的电压

值而形成的分压电路，通过

Ud1 进行检测，将检测结果返回到单片机中进行处理，通过调

节

PWM 波的占空比，进而控制 VQ5 开启与关断的时间。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，让其通过的电压增大，进而使其值接
近光伏电池的一半，如果检测到其值小于一半的时候，会将占空比调小，让其通过的电压
变小，这样通过跟踪电压来实现频率的跟踪功能。

图

4 斩波电路原理图

　　

2．3 最大功率跟踪模型分析

　　本设计为了实现最大功率的跟踪模型，如图

5 所示电路，使得内阻 R8 和外阻 Rb 相等，

Ud 的电压为电池电源的一半就可以得到电池输出功率最大了，这种情况应用于线性电路中 ，
但是在非线性电路中也可以利用这个原理，本项目通过电压跟踪的功能，实现最大功率的
跟踪，主要通过调节

PWM 波的占空比大小实现本功能。