专利名称：一种太阳能发电的并网装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及太阳能发电的并网技术，更具体地说是涉及一种太阳能发电的并网装置。
背景技术：
太阳能作为一种绿色无污染的可再生能源跟其它能源相比，具有独特的优势。太阳能具有“取之不尽，用之不竭”的巨大优势，越来越受到人们的青睐。运用太阳能进行光伏发电的模式目前主要有独立运行和并网发电两种，其中独立运行模式需要有大容量的蓄电池作为储能系统，并且稳定性不高，而并网发电模式则是光伏发电的主流方向，但目前并网发电装置存在造价成本高，稳定性差等问题。
实用新型内容针对现有技术中存在的光伏发电并网装置造价成本高，稳定性差的问题，本实用新型的目的是提供一种太阳能发电的并网装置。为达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案一种太阳能发电的并网装置，设于太阳能光伏阵列的输出端侧，包括直流母线电容、三相逆变桥电路、交流滤波电路、工频隔离变压器以及控制器，所述直流母线电容与太阳能光伏阵列并联；所述三相逆变桥电路的输入端与直流母线电容的两端相连；所述交流滤波电路的输入端与三相逆变桥电路的输出端相连；所述工频隔离变压器的输入端与交流滤波电路的输出端相连；所述工频隔离变压器的输出端与电网相连；所述控制器的输入端均与交流滤波电路的输入端、工频隔离变压器的输入端、太阳能光伏阵列以及直流母线电容的输出端相连，所述控制器的输出端与三相逆变桥电路相连。所述控制器包括运算器、比较器、PI调节器以及三相脉冲调制器，所述运算器的输入端接收太阳能光伏阵列的输出电流以及输出电压，所述比较器的输入端与运算器的输出端相连；所述PI调节器的输入端与比较器的输出端相连；所述三相脉冲调制器的输入端与PI调节器的输出端相连，三相脉冲调制器的输出端与三相逆变桥电路相连。所述三相脉冲调制器采用空间矢量脉宽调制模块。与现有技术相比，采用本实用新型的一种太阳能发电的并网装置，设于太阳能光伏阵列的输出端侧，包括直流母线电容、三相逆变桥电路、交流滤波电路、工频隔离变压器以及控制器，所述直流母线电容与太阳能光伏阵列并联；所述三相逆变桥电路的输入端与直流母线电容的两端相连；所述交流滤波电路的输入端与三相逆变桥电路的输出端相连；所述工频隔离变压器的输入端与交流滤波电路的输出端相连；所述工频隔离变压器的输出端与电网相连；所述控制器的输入端均与交流滤波电路的输入端、工频隔离变压器的输入端、太阳能光伏阵列以及直流母线电容的输出端相连，所述控制器的输出端与三相逆变桥电路相连。太阳能光伏阵列产生的直流电通过直流母线电容的稳压，并滤除直流电中的谐波成分后，三相逆变桥电路将直流电转换为跟电网同频同相的交流电，通过交流滤波电路将三相交流电中的高次谐波滤除，最后并入电网。这样在并网过程中，能够将散热损坏减少到最小以保证最大的电能输出，并保证输入到电网中的电能具有最低的谐波含量。本实用新型的并网装置采用单级性系统结构，这样硬件成本就会大大降低。而控制器采用最大功率跟踪算法简称MPPT，这样就可以保证太阳能光伏阵列输出的功率总是达到最大值。同时，出于安全性考虑，在算法中加入了孤岛效应的防护措施，可以使系统安全可靠的运行。
图I是本实用新型的一种太阳能发电的并网装置的原理示意图；图2是本实用新型的直流母线电容、三相逆变桥电路、交流滤波电路以及工频隔离的电路示意图；图3是本实用新型的控制器的控制结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例进一步说明本实用新型的技术方案。请参阅图I、图2所示的一种太阳能发电的并网装置，设于太阳能光伏阵列20的输出端侧，包括直流母线电容11、三相逆变桥电路12、采用LCL型的交流滤波电路13、工频隔离变压器14以及控制器15，直流母线电容11与太阳能光伏阵列20并联，三相逆变桥电路12的输入端与直流母线电容11的两端相连，交流滤波电路13的输入端与三相逆变桥电路12的输出端相连，工频隔离变压器14的输入端与交流滤波电路13的输出端相连，工频隔离变压器14的输出端与电网21相连，控制器15的输入端分别与交流滤波电路13的输入端、工频隔离变压器14的输入端、太阳能光伏阵列20以及直流母线电容11的输出端相连，控制器15的输出端与三相逆变桥电路12相连，三相逆变桥电路12主要由六路绝缘栅双极型晶体管Tl、T2、T3、T4、T5、T6组成。控制器15控制输出驱动三相逆变桥电路12的六路绝缘栅双极型晶体管关断。这种拓扑结构简单，用一个功率变换环节就可实现最大功率点跟踪控制和并网逆变，因而具有较高的转换效率。而且在交流滤波电路13之后加了工频隔离变压器14，工频隔离变压器14不仅可以降低直流母线电压，还能够实现了电气隔离。再请参阅图3所示，其中控制器15包括运算器151、比较器152、PI调节器153以及采用空间矢量脉宽调制模块简称SVPWM调制模块的三相脉冲调制器154，运算器151的输入端接收太阳能光伏阵列20的输出电流以及输出电压，比较器152的输入端与运算器151的输出端相连，PI调节器153的输入端与比较器152的输出端相连，三相脉冲调制器154的输入端与PI调节器153的输出端相连，三相脉冲调制器154的输出端与三相逆变桥电路12相连。图中Upv、Ipv分别为光伏阵列的输出电压和输出电流，Ua、Ub、U。为三相电网电压，Ia、Ib、I。为三相逆变桥电路12的输出电流，Udc为直流母线电压。通过检测光伏阵列的输出电压Upv和输出电流Ipv，经过运算器151计算，确定最大输出功率的电压，此电压通过比较器152和直流母线电SUd。进行算术运算，输出的值作为电流内环有功轴的指令值。三相逆变桥电路12的输出电流Ia、Ib、I。经过坐标变换，转化为有功轴分量I,和无功轴分量Id。进行坐标变换需要的Θ角是通过电网电压锁相相角输出确定的。电流有功轴分量I,与电流内环指令值通过比较器进行运算，然后通过电流有功轴控制器，输出有功轴控制目标矢量，同理，获得无功轴电流控制目标矢量Ucdref,两个目标矢量通过坐标变换，变为三相坐标系下的目标矢量u_ef、Ucbref, Uccrefo三个目标矢量通过三相脉冲调节器154输出六路脉冲去控制绝缘栅双极型晶体管的通断。为满足太阳能光伏阵列20输出的功率时刻达到最大值，采用了最大功率跟踪算法MPPT，同时，出于安全性考虑，在算法中加入了孤岛效应的防护措施，可以使系统安全可靠的运行。运算器151采用全数字芯片TMS320F2812控制，此芯片具有处理速度高，稳定可靠等优点。并采用仿真工具验证了装置的 可行性。本实用新型的并网装置在并网之前，首先通过一个不控整流桥将电网整流到450V左右的直流，给直流母线电容11充电。在充电完成以后，将太阳能光伏阵列20接入到主电路中。然后通过最大功率跟踪控制算法，确定直流母线电压的给定值。最后通过数字芯片控制，实现并网逆变，这样就可以将太阳能发出的电能回馈到电网中。本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型的目的，而并非用作对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求的范围内。
权利要求1.一种太阳能发电的并网装置，设于太阳能光伏阵列的输出端侧，其特征在于 包括直流母线电容、三相逆变桥电路、交流滤波电路、工频隔离变压器以及控制器，所述直流母线电容与太阳能光伏阵列并联；所述三相逆变桥电路的输入端与直流母线电容的两端相连；所述交流滤波电路的输入端与三相逆变桥电路的输出端相连；所述工频隔离变压器的输入端与交流滤波电路的输出端相连；所述工频隔离变压器的输出端与电网相连；所述控制器的输入端均与交流滤波电路的输入端、工频隔离变压器的输入端、太阳能光伏阵列以及直流母线电容的输出端相连，所述控制器的输出端与三相逆变桥电路相连。
2.根据权利要求I所述的并网装置，其特征在于 所述控制器包括运算器、比较器、PI调节器以及三相脉冲调制器，所述运算器的输入端接收太阳能光伏阵列的输出电流以及输出电压，所述比较器的输入端与运算器的输出端相 连；所述PI调节器的输入端与比较器的输出端相连；所述三相脉冲调制器的输入端与PI调节器的输出端相连，三相脉冲调制器的输出端与三相逆变桥电路相连。
3.根据权利要求2所述的并网装置，其特征在于 所述三相脉冲调制器采用空间矢量脉宽调制模块。
专利摘要本实用新型公开了一种太阳能发电的并网装置，设于太阳能光伏阵列的输出端侧，包括直流母线电容、三相逆变桥电路、交流滤波电路、工频隔离变压器以及控制器，太阳能光伏阵列产生的直流电通过直流母线电容的稳压，并滤除直流电中的谐波成分后，三相逆变桥电路将直流电转换为跟电网同频同相的交流电，通过交流滤波电路将三相交流电中的高次谐波滤除，最后并入电网。这样在并网过程中，能够将散热损坏减少到最小以保证最大的电能输出，并保证输入到电网中的电能具有最低的谐波含量。本实用新型的并网装置采用单级性系统结构，这样硬件成本就会大大降低。而控制器采用最大功率跟踪算法，这样就可以保证太阳能光伏阵列输出的功率总是达到最大值。
文档编号H02J3/38GK202488153SQ20122003742
公开日2012年10月10日 申请日期2012年2月6日 优先权日2012年2月6日
发明者付永涛 申请人:上海理工大学