本系统由输入电压采集模块、DC/AC逆变模块、后级电感滤波模块、输出电流采集模块、跟踪保护控制模块这五大模块组成，由性价比较高的AVR单片机进行控制。核心器件DC/AC逆变模块由AVR单片机产生SPWM调制信号，经过全桥逆变电路，由IR2103作为桥式驱动器驱动MOS管IRFZ48，经滤波后产生标准正弦交流信号，并且完成了最大功率点跟踪，频率跟踪，欠压、过流保护，实时显示输入电压等功能。系统实现了基本要求中的指标和发挥部分的大部分指标，系统工作稳定，可靠性较高。一、 系统方案1． 系统总体构成根据题目要求，本系统设计包括五个模块：输入电压采集模块、DC/AC逆变模块、后级电感滤波模块、输出电流采集模块、跟踪保护控制模块。系统构成如下图所示，下面对各部分进行方案论证。图 1word/media/image1.png1. 输入电压采集模块方案一：霍尔电压互感器采集方案。使用霍尔电压型传感器，可以实现隔离的采集电压，采集电压精确、实时。但是这主要应用于实际发电系统中的高压采集。而本题中的模拟光伏发电装置的输入电压端为30V左右，一般的霍尔电压型传感器使用在高电压的场合，因此我们放弃此方案word/media/image2.png方案二：使用电阻分压采集方案，由于输入的电压不高，使用高阻值的电阻进行分压，得到一个较小的电压，送入A/D进行采集。这种方案，简单易行，容易进行程序的控制，而且不会担心接入其它元件对电路中电流电压产生影响。而且经过计算，使用电阻分压的采集方案，消耗的功率要小于使用霍尔电压互感器的方案。因此，在本题的模拟光伏发电装置中，我们使用此方案。2. DC/AC逆变模块方案一：正弦绝对值脉冲SPWM调制。通过四个MOS管组成的高频整流桥将输入电压整流成单极性高频调宽脉冲，经过电感和电容的滤波之后，滤除其中的高频分量，得到正弦绝对值电压（直观上成为馒头波），然后经过由四个MOS管组成的50Hz逆变桥，将正弦绝对值变成正弦电压。图 2方案二 SPWM全桥逆变电路方案 见下图word/media/image3.png通过单片机产生SPWM波进行脉宽调制，经过全桥电路后产生高频谐波，再经过LC滤波之后，滤除了高频成分，得到50Hz的正弦波。这种方案简单易行，主要工作量集中在单片机编程上，硬件简单稳定，而且只有一级电路，图 3能量主要消耗在MOS开关的瞬间，因此选择导通电阻电阻小，开关时间非常快的MOS管，可以将效率控制在90%以上。3. 后级滤波模块方案一 选择LC滤波电路，选择合适的电感大小和电容大小，可以获得较好的滤波效果和减少因为滤波带来的损耗。4. 输出电流采集模块方案一：最简单易行的方案是使用阻值小，随温度变化小的康铜电阻丝，进行电压的采样，将得到的电压送入A/D进行采集，进行过流保护的判断。方案简单易行，但是系统在长时间工作的情况下，康铜电阻丝的阻值随温度发生变化时将无法进行准确的过流保护的判断，因此我们放弃了此方案。5. 跟踪保护控制电路方案一 频率跟踪的实现 使用过零比较电路，使用单片机的定时器和计时器进行计数，获得参考信号源的频率，然后调整SPWM波的占空比，使得输出波形的频率和参考信号源的频率一致，实现频率的跟踪。
相位跟踪的实现 使用过零比较电路，对将变压器端得反馈电压和参考信号源的相位进行比较，根据相位差的值，调整SPWM脉宽产生的时间，从而实现相位的同步。二、 理论分析和计算1. MPPT的控制方法与参数计算因此我们的基本MPPT控制方法如下：对电压电流进行采样，利用电压和电流的乘积即为其功率的原理，定时对电压电流进行采样，当发现功率增大时，调整SPWM波的占空比使其继续增大，直到功率减小，此时，所得的电压电流恰好是使得输出功率最大的量。同理，当发现功率减小时，调整SPWM波的占空比使其增大，直到功率到达一个峰值，即遇到功率又减小的时候。此时，所得到的word/media/image4.wmf即为最大功率输出的情形，从理论角度看，此时，word/media/image5.wmf。我们使用电阻分压的方法，对电压进行采样，即采集到的电压值为word/media/image6.wmf，在当word/media/image7.wmf=60V时，word/media/image8.wmf=30V，word/media/image6.wmf=2.5V，即A/D采集的电压为2.5V。即当A/D采集到的电压不等于2.5V时，调整SPWM的输出占空比，使得保持word/media/image8.wmf=30V，实现最大功率点的跟踪。2. 同频、同相的控制方法与参数计算①频率跟踪的实现 使用过零比较电路，使用单片机的定时器和计时器进行计数，获得参考信号源的频率，然后调整SPWM波的占空比，使得输出波形的频率和参考信号源的频率一致，实现频率的跟踪。②相位跟踪的实现 使用过零比较电路，对将变压器端得反馈电压和参考信号源的相位进行比较，根据相位差的值，调整SPWM脉宽产生的时间，从而实现相位的同步。3. 提高效率的方法①MOS管得选择②桥式驱动器的选择③LC滤波器的设计和材料的选择。具体的选择情况见下面的针对性模块的电路分析。
4. 滤波参数计算全桥逆变电路得输出，包含了50Hz基波，又包含了高于50Hz的谐波。为了削弱高次谐波，就需要设置输出滤波器。在滤波器的使用中我们使用word/media/image9.wmf型滤波电路。设计中，得到逆变器输出的电压频谱word/media/image10.wmf=1MHz，基波为50Hz，最低次谐波由电压幅值为30V。有公式word/media/image11.wmf和word/media/image12.wmf，且word/media/image13.wmf，word/media/image14.wmf，word/media/image15.wmf是滤波器的衰减系数，它是滤波器的谐波输入电压与谐波输出电压的比值的对数。可以计算出滤波器的参数为：L=3.3mH，C=2.4 word/media/image16.wmfF，但是这只是理论计算的结果，实际电路中，会调整电容电感的值，已达到最佳的滤波效果。三、 电路与程序设计
1. DC-AC主回路与器件选择图 4①MOS管得选择 桥式逆变电路，能量的损耗主要是在MOS开关的瞬间，因此选择开关速度快，导通电阻小的MOS管，我们综合比较选择IRFZ48，其导通电阻为18 word/media/image17.wmf, 开关时间平均为50ns，word/media/image18.wmf=55V，是一款综合性能比较适合本题的MOS管。②桥式驱动器的选择 桥式驱动器的输出峰值电流越大，其加在MOS管上的开关上升沿就越陡，因此开断的时间比较短。我们综合考虑选择IR2103，其开关时间短，驱动电流适中，是一款性价比比较高的芯片。2. 控制电路或控制程序控制电路使用AVR单片机MEGA16和MEGA8配合工作。MEGA16产生SPWM波，进行最小功率点的跟踪以及频率的追踪的工作。MEGA8分担MEGA16的部分保护电路的工作。1.AVR单片机的PWM波（见附录图1）2.IR2103驱动MOS电路（见附录图2）3.欠压保护电路（见附录图3）4.过流保护电路（见附录图4）四、 测试方案和测试结果1. 测试条件正文表 12.测试方案(1)最大频率跟踪的测试方法：固定输入电压，使word/media/image19.wmf，更换word/media/image20.wmf、word/media/image21.wmf的阻值，测量word/media/image22.wmf的平均值，判断其是否满足word/media/image23.wmf，计算其误差。(2)最大频率点跟踪测试方法：使输入信号参考源的频率由45Hz-55Hz变化，测试输出信号的频率大小。(3)效率的测试方法：测试输入电压和电流，word/media/image24.wmf，word/media/image25.wmf和word/media/image26.wmf，word/media/image27.wmf效率word/media/image28.wmf，其中word/media/image29.wmf，word/media/image30.wmf。(4)失真度的测试方法： 使用数字示波器的FFT功能进行粗略的测试。(5)欠压保护方法：减小输入电压word/media/image31.wmf，测其保护的动作电压的大小。(6)过流保护方法： 减少负载电阻的大小，测其保护的动作电流的大小。3.测试结果及其完整性(1)最大功率点跟踪测试结果（全部数据见附录）正文表 2从结果中可以看出，本系统实现了MPPT，但是仅仅精确到了2%左右。但是我们分析发现由于后面的逆变电路的50KHz的脉冲调制，使word/media/image32.wmf有一定的波动，可能是示波器的测量误差造成的。但是仍然可以看出我们的系统跟踪功率点有较大的精度。2. 最大频率点跟踪（完整数据见附录）正文表 3从测试结果中可以我们系统实现了频率的跟踪，精度约为0.66%.3. 效率的测试固定电阻word/media/image33.wmf=30 word/media/image34.wmf，word/media/image35.wmf=30word/media/image34.wmf，电流的测试，我们使用0.1word/media/image34.wmf的电阻进行检测。正文表 4
word/media/image36.wmf=98.2%，我们的效率实现了基本和发挥部分的要求。
4. 失真度测试
经过数字示波器FFT粗略观察，一次谐波分量与基频相比衰减了32dB，高次谐频衰减更加迅速，计算可得，失真度约为word/media/image37.wmf=2.51%。满足基本部分的要求。4.欠压保护测试
输入电压：25.9V时开启欠压保护。
单片机自测24.8V时开启欠压保护。
5.过流保护
输出电流：1.3A时过流保护
五。、结果分析
从以上的分析测试结果中可以看到，本系统实现了基本要求所有指标，并且完成了发挥部分的大部分要求。1.AVR产生SPWM波
word/media/image38.emf附录图 12.IR2103驱动MOS管附录图 23.欠压保护电路附录图 34. 过流保护word/media/image41.png(1) 最大功率点跟踪测试结果附录表 12.最大频率点跟踪附录表 23.效率的测试固定电阻word/media/image33.wmf=30 word/media/image34.wmf，word/media/image35.wmf=30word/media/image34.wmf，电流的测试，我们使用0.1word/media/image34.wmf的电阻进行检测。附录表 3
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请问这是怎么回事啊
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14:35 编辑
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本帖最后由 zhangxiajoa 于
14:32 编辑
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使用驱动器可以控制一台直流电机。电机分别为OUT1和OUT2。输入端EN可用于输入PWM脉宽调制信号对电机进行调速控制。（如果无须调速可将EN使能端，接高低电平，高电平启动，低电平停止。也可由单片机输出直接控制）实现电机正反转就更容易了，输入信号端IN1接高电平输入端IN2接低电平，电机正转。（如果信号端IN1接低电平， IN2接高电平，电机反转。）可参考下图表：
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本设计项目为2017年全国电子设计大赛设计制作，STM32F407ZGT6作为MCU（有F103版本），方便移植战舰、探索者（F103）等，各大开发板的例程。板上集成多个按键、OLED接口、LED指示灯等常规调试用模块，另有LT1963降压输出的5V和3.3V电源接口，方便外加传感器。另外集成ADS8684模数转换器功能，双极型伪差分输入16位ADC，满足绝大部分电赛对于ADC的需求；DRV8412集成FET的双全桥驱动，又足以满足各种控制题对电机驱动的需求。STM32F407ZGT6控制板与ADS8684模数转换器实物截图：PS:有剩余IC、元件以及PCB板，需要购买PCB板的朋友可以主动联系QQ
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该设计分享的是L298双路全桥电机驱动器原理图/PCB源文件/Arduino示例程序，供网友学习参考。BB-L298双路全桥电机驱动器适用于MG齿轮电机，工作电压高达2.5A和7-40V。驱动Gear Robot电机具有很好的反转功能，LED状态灯指示供电和驱动方向，电源连接器是弹簧类型，用于快速连接断开。L298双路全桥电机驱动器电路采用了感性负载保护二极管。BB-L298双路全桥电机驱动器电路特点：
最多2.5A负载7-40VDC电源状态PWR LED两个通道的STATUS方向LED可以使用5V Arduino板适用于MG齿轮电机的OLIMEX机器人轮的电机能驱动两台电机BB-L298双路全桥电机驱动器实物截图：BB-L298双路全桥电机驱动器电路 PCB截图：
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该MC33932双H桥4A电机驱动板基于飞思卡尔MC33932设计，可以控制每个单桥高达5.0A峰值的电感负载。您可以使用Arduino / Seeeduino板驱动两台直流电机，独立控制每个直流电机的速度和方向。您还可以测量每个电机的电机电流吸收，以及其他功能。MC33932双H桥4A电机驱动板DC/DC转换器支持非常宽的输入电压范围，可为单片机板提供5V电源，最大电流为100mA。因此，您只需要一个电源和电逻辑电路驱动电机。MC33932双H桥4A电机驱动板电路特性：
工作电压：6V?28VDC / DC输出：5V 100mA @“5V”引脚输出电流（每通道）：2A（连续运行）/ 5A（峰值）输出占空范围：0％?100％输出短路保护（VPWR或GND短路）通过内部恒定关断时间PWM过流限制（调节）温度依赖电流限制阈值降低MC33932双H桥4A电机驱动板实物截图：MC33932双H桥4A电机驱动板电路 PCB截图：
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有光耦隔离，电源走线开窗设计，可走大电流。完整Altium Designer工程文件24V双电机MOS管驱动原理图+ 3D pcb 截图：附件内容截图：
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淘宝上有一款57,86的电机驱动卖的挺火，我们也买了好多。但是需要多个的时候总是觉得太大，想整合在一起。拆开“破解”一下。没想到主芯片型号被磨掉了，经过一番研究。终于搞明白了。这是一款四层板呀。板子画的挺好。于是我就抄下来了。1.产品图如下：2.附件资料：3.细分设置： 细分MSEL3MSEL2MSEL1MSEL01
细分MSEL3MSEL2MSEL1MSEL 3. 57驱动器电流设置表 。SW1SW2SW3电流ONONON1.0OFFONON1.5ONOFFON2.0OFFOFFON2.5ONONOFF3.0OFFONOFF3.5ONOFFOFF4.0OFFOFFOFF4.5 4. 86驱动器电流设置表。SW1SW2SW3电流ONONON2.6OFFONON3.2ONOFFON3.8OFFOFFON4.4ONONOFF5.2OFFONOFF5.8ONOFFOFF6.4OFFOFFOFF7.0
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TB6600步进电机驱动器介绍：步进电机驱动器是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速和定位的目的。该步进电机驱动器采用日本东芝公司的TB6600驱动芯片，其优良的驱动特性，极低的发热。TB6600步进电机驱动器主要参数： 电压范围：9V - 42V电流范围：0 - 5A最高驱动转速：600r/min细分：1，2，4 , 8，16 细分设置。自动半流功能：可以有效降低电机在静止过程中电机发热。上电指示、运行指示。TB6600东芝步进电机驱动器 原理图+PCB截图：此款驱动芯片特性：
此款驱动芯片一般用来驱动全系列57以及以下 42 等型号两相混合式步进电机。有需要定制的客户可以联系我：QQ：
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卖家语：该设计为本人设计，目前还有3个如图所示的样板，需要QQ采用的TB6560芯片作为步进电机驱动，板子上做了6个步进电机有自动半流电路，加一个L298N驱动，为节省空间没有画衰减以及电流设置（可以自己添加电位器控制），只有细分的拨码开关，，已打样使用。另外直流电机没有焊接但电路以前打样使用过。备注：上传的实物图自动半流电路有点小问题刀割用飞线连的，但是上传的原理图和PCB已经修改过来了附件内容截图：6组TB6560步进电机驱动实物截图：
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L293D双桥驱动电机驱动板特性： 电机驱动采用L293D，它是一款双桥驱动芯片，可同时驱动两路直流电机或一路步进电机，输出电流可达600mA，峰值输出电流可达1.2A，内部自带ESD保护模块工作电压5V，电机的驱动电压范围为4.5V-36V接线柱输出，方便连接电机模块尺寸：43mm*27mm固定孔尺寸：2mm存储温度：-25℃~ +130℃L293D实物截图：接口说明： M1A/M1B：接单片机的数字IO口，控制一路电机正反转M2A/M2B：接单片机的数字IO口，控制另一路电机正反转GND：接电源地VCC：接5V电源典型应用： 驱动小型直流电机和四线步进电机操作说明：实物购买链接：http://www.waveshare.net/shop/Motor-Control-Board.htm
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2016 年 12 月 22日
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