专利名称：家用太阳能发电的多功能逆变器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种家用自然能发电电源的交直流互变领域，尤其是一种家用太阳能、风能发电的多功能逆变器系统。技术背景太阳能发电系统将取之不尽的太阳能转换成绿色环保、清洁的电能，并在近年来 得到了广泛的关注和发展，已经由单一样式和单种模块，逐渐融入了不同的功能和技术，正 式采用了一种链接系统，该系统利用一个逆变器将由太阳能发电系统产生的直流电转换成 交流电，并将这种交流电输送到家用(或商业用、企业用)电源系统中。现有的逆变器技术重要分为两种基本形式一种是单管逆变器，它通过电子元件 的导通和截止，在变压器的输出端获得交流电，电子元件导通时为交流电的一半周期，截止 时，由变压器储存的磁能转换成电能，为另一半周期，这种逆变器效率较高，但因输出波形 的后半波是受变压器放出的磁能时间长短控制，故会受负载的影响、频率受负载的大小而 变化，只能用于功率不大的电路中。第二种是推挽式逆变器，由两电子元件轮流导通，分别产生交流电的两个半周期、 频率由设计确定、能带动大的负载、但由于不能有效利用变压器储存的磁能，所以效率较 低。在串联逆变器中、当负载减小、特别是在短路条件下、串联电路中各元件上的电压 会上升到远远超过它所耐压的程度、若不采取特别保护措施、将引起元件的损坏、使逆变器 不能正常工作。在逆变器中每个开关都设有缓冲电路，以防止过压、若逆变器中无缓冲电 路，则开关会在操作中因每个开关产生的浪涌电压而损坏。降低了关断的可靠性及逆变器 的效率。现有的逆变器其控制方法简单，采用的是PWA控制芯片、控制量有限、逆变器的自 我保护能力低，给使用者带来工作上的不便和一定的经济损失。太阳能和风能的广泛应用，促进了家用太阳能发电系统的发展，在自然能技术的 开发上，为了能够给电网提供高质量的电能，朝着低成本以及提升发电转换效率的多功能 方向发展，家用太阳能逆变器发挥了举足轻重的重要作用。
发明内容
本发明针对现有逆变器技术的缺陷、提供一种家用太阳能发电的多功能逆变器。 它克服了上述方法的缺点，使逆变器在任何负载条件下，可靠的工作、适应性佳。为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案来实现家用太阳能发电的多功能 逆变器，由一个太阳能发电系统1的输出通过一个多功能逆变器2连接到家用电源系统3、 电流检测器4、电网电压检测器5、隔离驱动器6组成。分为前级DC-DC变换器和后级DC-AC 逆变器两大模块、前级和后级通过DCl ink连接，并由DC-AC逆变器将电能转换成220V/50HZ 的正弦交流电。本发明系统保证控制逆变器一体机与电网的相电压同频和同相，该电路输3出的电流连接微电脑控制器进行控制，输出的PWM的调制波形经隔离驱动器导入DC/AC高 频逆变器电路经逆变、滤波输出正弦交流电流。本发明的微电脑控制器由N个单片微机组成，在电流检测器和电网电压检测器输 入数据信号的同时，输出隔离驱动器所需的波形信号。隔离驱动器由驱动管和电感组成，由控制器输入的PWM的调制波形经驱动管逆变 由电感滤波后输出正弦交流电流。本发明的特点是①家用自然能(太阳能、风能)发电系统组合容易，若干太阳能电池组件和蓄电池 单体组合成为太阳能电池方阵和蓄电池组，控制器逆变器也可以集成为一体机，系统可大 可小，极易组合扩容，从而简化了系统的维护，设备使用寿命长，节省了资金。②控制逆变系统的保护性能佳，不仅改善了输出电流的波形质量，而且还可有效 的补偿直流侧线电压的脉动对输出电流质量的影响。③本发明输出电压稳定，具有短路、过载、欠压、过压、休眠等多种自动保护功能， 供给电视、照明、家用冰箱等家用电器设备使用。④采用单片机智能控制芯片，进行输出多功能逆变、输出监控、完全满足风力发 电、太阳能发电等自然能转换成电能的配制需要。
图1是本发明的电路流程框图。具体实施1 图1显示了太阳能发电输出通过具有大容量直流滤波器框图，家用自 然能(太阳能、风能)发电系统提供直流电到逆变器，通过一个4700MF的铝电介电容器是 具有大容量包容的直流侧滤波器，然后输入到保护开关电路利用4个自灭弧形开关器件的 全桥电路2SK1405 600和15A构成，其输出通过一个交流侧滤波器(10A，10MH)。连接到家 用电源系统。四个全桥电路的两组每一个源极互连和漏极互连、互连的源极的漏极被连接到正 极、互连的漏极的源极被连接到负极。具体实施2:图1显示了一个太阳能发电系统的输出通过一个多功能逆变器2连接到家用电源 系统3，多功能逆变器具有一个线圈和电容的输入滤波器(直流侧滤波器)A ；—个具有一个 半导体开关，该半导体开关由一个门控制信号和类似信号控制开/关的保护开关电路B ； — 个具有一个线圈和电容的输出滤波器(交流侧滤波器)C;一个微电脑控制器D ；微电脑控 制器具有一个转换器E ；—个最大功率控制单元和一个瞬时值电流控制单元。一个逆变判 别电路F用于接受输出电流与基准信号。家用自然能(太阳能、风能)发电系统提供直流电到逆变器、通过一个4700MF的 铝电介电容器(是具有大容量的直流侧滤波器)然后输入到保护开关电路B、瞬时值电流控 制单元从最大功率控制单元输入电流指令值、并发送一个门控信号0N/0FF以便输出电流 与电流指令值同步，当门信号在高(H)电平时、输出电流增加、当输出电流超过指标值时、 门信号被置为低(L)电平使输出电流几乎与指示值一致。在用于太阳能发电系统的逆变器中，为了减少噪声和输出电流失真，门信号以高频率设置。 本发明的微电脑控制器包括中央处理器和存储器由集成电路8502的单片微机构 成，具有一个A/D转换器、一个D/A转换器、一个并行I/O —个RAM和三个中断输入端，该实 施例的控制装置。不需要既费时又费力的硬件改变、其开关操作由单片微机智能地进行，对 各种突发情况进行规范处理，使系统的安全性得到了保障和提高。在任何负载条件下都能 可靠的工作，从而提高了逆变器的最高工作频率和效率。
权利要求
1.一种家用自然能(太阳能、风能等)发电的多功能逆变器、其特征是由一个自然能 (太阳能、风能)发电系统1的输出通过一个多功能逆变器2连接到家用电源3，多功能逆 变器与电网的相电压、同频和同相、该电路输出的电流连接微电脑控制器进行控制、输出的 调制波形经隔离驱动器导入DC/AC高频逆变电路经逆变、滤波输出正弦交流电流。
2.根据权利要求1所述的家用太阳能发电的多功能逆变器、其特征是微电脑控制器 由N个单片微机组成，在电流检测器和电网电压检测器输入数据信号的同时、输出隔离驱 动器所需的波形信号。
3.根据权利要求1、2所述的家用太阳能发电的多功能逆变器、其特征是隔离驱动器 由驱动管和电感组成、由微电脑控制器输入的调制波形经驱动管逆变由电感滤波后输出正 弦交流电流。
4.根据权利要求1、2、3所述的家用太阳能多功能逆变器、其特征是采用单片机智能 控制芯片、进行输出多功能逆变、输出监控、完全满足太阳能发电、风力发电等自然能转换 高质量电能的配制需要。
全文摘要
本发明涉及一种家用自然能发电电源的交直流互变领域，提供了一种家用太阳能、风能发电、高空云层发电、风筝发电等的多功能逆变器系统，本发明的技术方案是由一个太阳能发电(或风力发电)系统1的输出，通过一个多功能逆变器2连接到家用电源3上。本发明的微电脑控制器由N个单片微机组成，在电流检测器和电网电压检测器输入数据信号的同时、输出隔离驱动器所需的波形信号、隔离驱动器由驱动管和电感组成将控制器输入的波形信号，经驱动管逆变由电感滤波后输出正弦交流电流。本发明在给家用电网提供安全、高质量的电能的同时朝着低成本的方向和提升发电转换效率的多功能方向发展。
文档编号H02M7/48GK102055360SQ20091015327
公开日2011年5月11日 申请日期2009年10月30日 优先权日2009年10月30日
发明者王林冲, 范志平, 范银军 申请人:宁波万吉电子科技有限公司