雙向SPWM逆變整流裝置一般采用電壓型逆變主電路，其功率開(kāi)關(guān)器件為絕緣柵型雙極晶體管（IGBT），采用電流控制方式，該逆變主電路。

該主電路適用于三相電網(wǎng)，而對(duì)于單相電網(wǎng)其主電路結(jié)構(gòu)類似，但充放電電流脈動(dòng)較大。其BP端與BN端分別接蓄電池的正極和負(fù)極，電阻Rs為軟啟動(dòng)電阻，以防止在合閘瞬間由于濾波電容的初始零電壓，產(chǎn)生大的短路沖擊電流，在軟啟動(dòng)完畢后，接觸器KM1閉合，短路Rs。其電容的選擇與逆變器輸出額定功率、母線電壓有關(guān)，若電容量選擇過(guò)小，逆變器直流母線電壓的波動(dòng)幅度將較大，同時(shí)也會(huì)引起大的蓄電池直流充放電電流脈動(dòng)。

系統(tǒng)中的主變壓器一方面起安全隔離作用，保證蓄電池的正負(fù)極與電網(wǎng)隔離，另一方面，也是為了充放電蓄電池的電壓匹配。若無(wú)隔離變壓器，直流母線的電壓幅值應(yīng)大于交流電網(wǎng)電壓，否則，難以實(shí)現(xiàn)雙向電流充放電，但如果蓄電池的直流母線電壓匹配過(guò)高則會(huì)影響系統(tǒng)的效率。

系統(tǒng)中濾波電抗的設(shè)計(jì)選擇是至關(guān)重要的，它涉及到并網(wǎng)電流波形的脈動(dòng)幅度和跟蹤正弦電流幅值的范圍，若電抗器L值選擇過(guò)大，則在同樣開(kāi)關(guān)頻率下，輸出電流紋波會(huì)較小，但蓄電池放電并網(wǎng)功率會(huì)受到限制；L值選擇過(guò)小，輸出電流紋波會(huì)較大，產(chǎn)生較大的電磁噪聲和干擾。所以，電感值的設(shè)計(jì)選擇應(yīng)以滿足并網(wǎng)功率為前提條件，以電流脈動(dòng)紋波幅度為設(shè)計(jì)條件，以得到滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)的低失真、低諧波、高品質(zhì)的正弦輸出電流波形。濾波電抗器的設(shè)計(jì)和加工要保證在額定電流范圍內(nèi)穩(wěn)定不變，即工作在線性區(qū)域內(nèi)，同時(shí)還要防止在運(yùn)行過(guò)程由于氣隙松動(dòng)產(chǎn)生的電磁力噪聲。

雖然電流波形被控制為良好的正弦波形，但高頻開(kāi)關(guān)的影響，使電流波形中含有開(kāi)關(guān)頻率的高次諧波，將會(huì)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾和空間電磁輻射。為了使系統(tǒng)滿足電磁兼容及電磁干擾國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)必須配置專用的高頻濾波器，并在主電路的工藝結(jié)構(gòu)和機(jī)箱設(shè)計(jì)上采取預(yù)防措施。

SPWM異步電流閉環(huán)跟蹤控制是一種控制簡(jiǎn)單且穩(wěn)定性能較好的方式，由于它具有固定的開(kāi)關(guān)頻率，因此有利于濾波電路的設(shè)計(jì)，也有利于限制電路的開(kāi)關(guān)損耗，同時(shí)有利于降低噪聲。該種電流控制方式具有穩(wěn)定性好、響應(yīng)速度快、噪聲小、諧波低等特點(diǎn)。本文采用的方式如圖4所示，電流偏差通過(guò)PI比例積分調(diào)節(jié)后與三角載波比較，由于電流給定Ia＊為正弦波，當(dāng)控制內(nèi)環(huán)穩(wěn)定時(shí)，其PI調(diào)節(jié)器輸出也會(huì)為正弦波，其比較輸出為等效的SPWM脈沖序列,該脈沖序列經(jīng)DP驅(qū)動(dòng)電路分別驅(qū)動(dòng)上下橋臂IGBT模塊，使電流形成負(fù)反饋控制。圖5為采用該電流控制方式的并網(wǎng)電流跟蹤實(shí)驗(yàn)波形，電網(wǎng)同步電壓與電流波形可知，實(shí)際電流跟蹤效果良好，由于正弦電流控制采用的是PI調(diào)節(jié)，因此，實(shí)際并網(wǎng)正弦電流的跟蹤與指令電流存在相位和幅值的誤差，為此在軟件上須進(jìn)行誤差補(bǔ)償，以消除實(shí)際電流與電網(wǎng)電壓的相位誤差，提高并網(wǎng)功率因數(shù)。

蓄電池充放電維護(hù)裝置的控制功能設(shè)計(jì)要考慮用戶的使用場(chǎng)合和操作靈活性，本系統(tǒng)控制器的核心芯片采用TI公司的DSP（TMS320LF2407A），由于其專有的SPWM控制功能和高速數(shù)據(jù)處理能力，使系統(tǒng)能以全數(shù)字軟件方式實(shí)現(xiàn)正弦波并網(wǎng)電流的雙向控制，并在實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)正弦電流波形及減小噪聲等方面效果良好。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)蓄電池的充放電控制要求及特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了較為全面的充放電控制和管理模式。其主要功能設(shè)計(jì)如下。

充放電曲線設(shè)定可以由用戶在本機(jī)液晶顯示操作面板上設(shè)定合適的電壓電流充放電數(shù)值，以有限數(shù)組實(shí)現(xiàn)曲線的擬合，控制充放電電流跟蹤設(shè)定曲線，并最終穩(wěn)定在蓄電池充放電的上下限電壓值上。

充放電模式設(shè)定設(shè)置了放電模式、充電模式和循環(huán)自動(dòng)充放電模式。在充放電模式下，如果系統(tǒng)完成了充放電過(guò)程，則自動(dòng)停機(jī)等待并聲音提示。在循環(huán)自動(dòng)充放電模式，會(huì)根據(jù)用戶設(shè)定的循環(huán)充放電次數(shù)，自動(dòng)完成充放電控制，并停機(jī)聲音提示。

上位機(jī)的通信控制及管理本機(jī)系統(tǒng)設(shè)有RS485通信接口，可以實(shí)現(xiàn)多機(jī)聯(lián)網(wǎng)通信。本機(jī)可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線將運(yùn)行狀態(tài)及數(shù)據(jù)傳送至上位機(jī)，如蓄電池電壓、蓄電池電流等；上位機(jī)也可以發(fā)送控制指令給下位機(jī)，如充電電壓電流指令、放電電壓電流指令等，并可以同時(shí)監(jiān)控和管理多臺(tái)蓄電池充放電設(shè)備，圖形顯示當(dāng)前運(yùn)行參數(shù)和歷史運(yùn)行曲線等。

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