太阳能逆变器解决方案STEVAL-ISV001V1的特点特性及应用电路分析

ST公司的STEVAL-ISV001V1是采用STP160N75F3的1 kW太阳能逆变器解决方案，输入电压20 V到28 V，交流正弦波输出电压230 Vrms（50 Hz），输出功率1kW，效率90％，DC / DC转换部分开关频率100kHz时，DC / AC部分开关频率16kHz的。本文介绍了离线UPS系统方框图，PV转换中的DC / AC转换器方框图以及STEVAL-ISV001V1评估板主要指标，方框图，电路图，材料清单和1 KW逆变器PCB元件布局图。

在UPS系统中，始终使用DC-AC转换器将来自电池的DC电源转换为用于为负载供电的AC电源。基本方案还包括电池组，将来自电网的交流电转换为直流电的电池充电器，以及在线路电压下降或发生故障时从市电或储能元件提供负载的转换开关。

图1.离线UPS系统

框图图2的框图显示了另一个始终需要DC-AC转换器的应用。在这种情况下，该转换器是独立光伏系统中常用的转换方案的一部分。附加的DC-DC转换器充当电池充电器，同时执行最大功率点跟踪算法（MPPT），这对于最大化PV阵列的能量产出是必不可少的。当存在太阳辐射时，电池组始终存在以存储能量，并在夜间或日照低时释放能量。

图2.PV转换中的DC / AC转换器框图

STEVAL-ISV001V1评估板

STEVAL-ISV001V1演示板实现了1 kW双级DC-AC转换器，适用于电池供电的不间断电源（UPS）或光伏（ PV）独立系统。该转换器由20 V至28 V的低直流输入电压供电，并且能够在单相交流负载上提供高达1 kW的输出功率。双级转换拓扑可满足这些功能，包括高效的升压推挽式DC-DC转换器，可产生稳定的高压DC总线和正弦H桥PWM逆变器产生50 Hz，230 Vrms的输出正弦波。拟议系统的其他相关特征是在宽输出负载范围内的高功率密度，高开关频率，电流隔离和效率大于90％。

图3.1 KW逆变器机箱图

1 KW逆变器系统指标：

该STEVAL-ISV001V1电路板实现了一个1 kW的双级DC-AC转换器，适用于电池供电的不间断电源（UPS）或光伏（PV）独立系统。

该转换器由20至28 V的低直流输入电压

供电，并且能够在单相交流负载上提供高达1 kW的输出功率。借助包括高效升压推挽式DC-DC转换器在内的双级转换拓扑，这些特性得以实现，该转换器可产生稳定的高压DC总线和正弦HBridge PWM逆变器，以产生50 Hz，230 Vrms的输出正弦波。提出的系统的其他关键特性是在宽输出负载范围内的高功率密度，高开关频率和高于90％的效率。

图4.1 KW逆变器外形图

图5.1 KW逆变器PCB元件布局图

图6.1 KW器逆变电路图

1 KW逆变器材料清单（BOM）：

1kW 100kHz开关电源变压器TX1指标（MAGNETICA制造）：

1.5 mH 2.5 A电感L4指标（MAGNETICA制造）

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