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口袋逆变器V1.0 | Pocket Inverter V1.0

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简介

 【学术级】口袋逆变器V1.0-高频研究|国产MCU对标|论文复现 【Academic Grade】Pocket Inverter V1.0-High Frequency Research|Domes

简介: 【学术级】口袋逆变器V1.0-高频研究|国产MCU对标|论文复现 【Academic Grade】Pocket Inverter V1.0-High Frequency Research|Domes

开源协议

GPL 3.0

(未经作者授权,禁止转载)
创建时间:2023-11-05 19:02:16更新时间:2025-09-02 17:32:33

描述

口袋逆变器V3.0 版本已量产,时隔2年,淘宝店铺重新开售!~

https://item.taobao.com/item.htm?ft=t&id=966815654653&spm=a21dvs.23580594.0.0.52de2c1b0ag43G

 

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【学术级】口袋逆变器V1.0-高频研究|国产MCU对标|论文复现

Academic GradePocket Inverter V1.0-High Frequency Research|Domestic MCU Benchmarking|Paper Reproduction

设计概念

 

  1. 设计一款可以实现与单相全桥高压版本一样的离网、并网算法验证功能的开发板,包括但不限于离网整流、离网逆变,并网能量双向流动,甚至可以拓展开发并机组网功能(目前未验证)等等丰富的算法和控制验证能力;
  2. 板上搭载STM32F3单片机,具有主控芯片扩展接口,可以镂空STM32F3,接控制卡方便升级为STM32G4xGD32E5x,甚至C28x系列控制器,板载非隔离串口、隔离CAN接口、DAPLINK下载接口。

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视频效果链接:【开源】迷 你 逆 变 器 - 知乎

硬件方案链接:口袋逆变器V1.0 | Pocket Inverter V1.0 - 立创开源硬件平台

软件固件链接:https://github.com/whutzf2010/pocket_inverter_v1.0/

方案规格

 

1. 设计规格:直流侧电压在12V~30V,交流侧电压有效值在8V~20V,不带风扇的话,在底面装有散热器的情况下,建议功率长时间带载不超过50W,瞬态可以100W。带风扇对着吹的话可以两倍以上功率也没问题。

2. 整体方案:包含以下部分。

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结构散热

 

原始设计没有考虑带风扇的情况,故增加一个散热器的设计,如果功率不大,比如30W~40W,不带散热器也可以。考虑如果跑个100W,还是需要分析一下散热情况的。

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硬件设计

 

主功率采用全桥逆变,这个拓扑比较简单,在实际中应用非常广泛,驱动采用非隔离自举驱动电路,实际芯片见下面的BOM清单。采样电路包含直流侧电压、电流、交流电压、电流,MOS管电流等个采样,以及对应的软硬件保护机制。PCB采用四层板设计,顶层和底层为主功率,中间层为地层、器件供电层。

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软件设计

 

 软件的自由度比较高,可以采用板载的STM32F303芯片,也可以拓展其他ARM核、C28X核的主控芯片。这里以STM32F303为例,整个工程的架构如下,分为驱动层、模块层、算法层。核心采样和控制都放在中断。这里采用了VOFA上位机查看采样和控制参数,调试起来还是挺方便的。其中算法部分可以采用仿真的形式,初步确定参数,然后带入验证。

基于STM32F302的固件已经更新在GitHub,欢迎访问。

https://github.com/whutzf2010/tiny_inverter/

(注意:软件环路PI参数可能要修改,针对不同的负载串联电阻,否则可能会震荡甚至炸鸡;代码的只是初始参数,不一定适应任何工况,这一块是最容易炸机的环节,一定要小心处理。)

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测试效果

 

  • 离网

   由于整个板子是低压的,想要配合高压必须加工频变压器,可以配合真实电网或者电器,比如给电脑充电。

  • 并网:

  并网测试,一台模拟低压电网,一台模拟低压逆变器实现并网。如果要并真实电网,也需要加工频变压器。

   (注意:工频变压器的低压侧电压尽量低于24V,否则直流侧耐压很容易超标。)

设计图

未生成预览图,请在编辑器重新保存一次

BOM

暂无BOM

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