专利名称：一种独立光伏控制逆变一体机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及太阳能光伏发电的领域，尤其是一种独立光伏控制逆变一体机。
背景技术：
独立光伏控制逆变一体机是一个能够将太阳能转换为电能储存在蓄电池中并将直流电转换成交流电的独立发电装置。目前，市场上有很多能够实现这种功能的装置，但是，这些装置大多只是太阳能电池组件、控制器、蓄电池和逆变器的简单集合。控制器的负载开关管根据蓄电池电压情况决定闭合还是打开，当蓄电池放电至截止电压并且电压回升后，控制器将再次打开开关管，逆变器的输入开关一般由迟滞比较器决定，一旦比较器临界点电压低于蓄电池的回升电压，有可能会出现逆变器反复开关的动作。而不同厂商不同型号的蓄电池在不同放电率条件下，其回升电压是不一样的，换言之，很难通过调节逆变器迟滞比较器的临界点来确保逆变器被反复打开。如果逆变器出现过流、短路等现象时，逆变器也会被反复打开，这样会影响系统的寿命。在蓄电池快要充满电时，如果控制器频繁打开充电回路，则有可能影响系统向负载稳定的供电。太阳能电池输出电流的过流也会影响系统工作的稳定性，因此，在蓄电池型号和放电特性未知的条件下，如何通过对控制器和逆变器进行优化设计达到系统参数一致、避免逆变器被频繁开关、系统向负载稳定供电就成了急需解决的事情。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是:为了克服上述中存在的问题，提供一种独立光伏控制逆变一体机，通过对控制器和逆变器进行优化，加强控制器对逆变器的监管，对充电和放电进行协同控制，从而使产品结构简洁高效、参数一致、性能稳定、提高产品的使用寿命O本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种独立光伏控制逆变一体机，包括蓄电池接口、太阳能电池组件接口、控制器和逆变器以及交流输出接口，所述的控制器内设置有充电回路电路和与充电回路电路相连接的放电回路电路，太阳能电池组件接口通过充电回路电路与蓄电池接口相连接，蓄电池接口的输出端与放电回路电路相连接，放电回路电路的输出端与逆变器的输入端相连接，逆变器和控制器之间连接有告警反馈通路，逆变器的输出端与交流输出接口相连接。所述的控制器包括单片机、与单片机相连接的电压电流检测电路和充电回路电路以及放电回路电路，电压电流检测电路输出端分别与充电回路电路和放电回路电路相连接，单片机输出端连接有温度检测电路和光照检测电路。所述的放电回路电路包括放电开关电路、短路保护电路、过放保护电路和第一过流保护电路，短路保护电路、过放保护电路和第一过流保护电路分别与放电开关电路的输入端相连接。所述的充电回路电路包括充电开关电路、PV过压保护电路、防反接反充电路和蓄电池过压保护电路以及第二过流保护电路，PC过压保护电路、防反接反充电路和蓄电池过压保护电路以及第二过流保护电路分别与充电开关电路的输入端相连接。所述的逆变器包括与蓄电池接口相连接的DC/DC变换电路、防反接保护电路和欠压保护电路以及DC/AC变换电路，DC/DC变换电路输出端与DC/AC变换电路相连接，欠压保护电路输出端连接有第一 PWM控制器，DC/AC变换电路输出端连接有交流输出接口和PI调节器，PI调节器输出端连接有第二 PWM控制器，交流输出接口输出端分别连接有过流保护和短路保护，过流保护和短路保护分别与第一 PWM控制器相连接。所述的DC/DC变换电路包括与蓄电池接口相连接的高频逆变升压电路以及整流电路，高频逆变升压电路输出端与整流电路相连接。所述的DC/AC变换电路为工频逆变电路，工频逆变电路输入端与整流电路相连接，工频逆变电路输出端与交流输出接口相连接。所述告警反馈通路包括与欠压保护电压、过流保护、短路保护相连接的告警信号电路，告警信号电路输出端连接控制器内单片机的输入I/o 口。本实用新型的有益效果是，本实用新型的一种独立光伏控制逆变一体机，控制电路能够有效的监视太阳能电池组件、蓄电池和逆变器的工作状态，实现精确的充电和放电控制，使得逆变电路能够输出稳定的交流电，系统的参数一致性和稳定性得到极大的保证，也增强了系统的使用寿命，用户也可以得到了更贴切、更方便的使用体验。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的结构框图；图2是图1中控制器的结构框图；图3是图1中逆变器的结构框图。图中1.蓄电池接口，2.控制器，21.单片机，22.电压电流检测电路，23.充电回路电路，23-1.充电开关电路，23-2.PV过压保护电路，23-3.防反接反充电路，23-4.蓄电池过压保护电路，23-5.第二过流保护电路，24.放电回路电路，24-1.放电开关电路，24-2.短路保护电路，24-3.过放保护电路，24-4.第一过流保护电路，25.温度检测电路，26.光照检测电路，3.逆变器，31.DC/DC变换电路，31-1.高频逆变升压电路，31-2.整流电路，32.DC/AC变换电路，33.交流输出接口，34.防反接保护电路，35.欠压保护电路，36.第一 PWM控制器，37.PI调节器，38.第二 PWM控制器，39.过流保护，310.短路保护，4.太阳能电池组件接口，5.告警反馈通路，51.高警信号电路。
具体实施方式
现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。如图1所示的一种独立光伏控制逆变一体机，包括蓄电池接口 1、太阳能电池组件接口 4、控制器2和逆变器3以及交流输出接口 33，在控制器2内具有充电回路电路23和放电回路电路24，太阳能电池组件接口 4通过充电回路电路23与蓄电池接口 I相连接，充电回路电路23与放电回路电路24相连接，蓄电池接口 I将电源通过放电回路电路24输入到逆变器3中，逆变器3 —路通过交流输出接口 33输出，另一路通过告警反馈通路5反馈到控制器2上。如图2所示的一种独立光伏控制逆变一体机，控制器2包括单片机21、与单片机21相连接的电压电流检测电路22和充电回路电路23以及放电回路电路24，电压电流检测电路22输出端分别与充电回路电路23和放电回路电路24相连接，单片机21输出端连接有温度检测电路25和光照检测电路26，在充电回路电路23内包括充电开关电路23-1、PV过压保护电路23-2、防反接反充电路23-3和蓄电池过压保护电路23_4以及第二过流保护电路23-5，PC过压保护电路23-2、防反接反充电路23_3和蓄电池过压保护电路23_4以及第二过流保护电路23-5分别与充电开关电路23-1的输入端相连接；在放电回路电路24内包括放电开关电路24-1、短路保护电路24-2、过放保护电路24-3和第一过流保护电路24-4，短路保护电路24-2、过放保护电路24-3和第一过流保护电路24_4分别与放电开关电路24-1的输入端相连接。蓄电池需要充电时，控制器2打开充电回路电路23的开关，电量满时关断回路，如果太阳能电池的峰值电流小于蓄电池可以接受的充电电流值，充电回路电路23不需要考虑限流，但是太阳能电池的峰值电流一旦大于蓄电池可以接受的充电电流，充电回路电路23必须考虑限流电路，为了电路设计的简洁，本控制器3的限流电路采用直接关闭充电回路的办法解决。充电过压保护电路也是采用直接关断充电回路的办法，如果没有其他任何处理措施，电路一旦出现过压(过流)，硬件保护电路就会切断充电回路，稍等一段时间后，蓄电池电压就会下降(或者控制器认为PV电流正常)，控制器3就会重新打开充电回路电路23，一旦打开，电路又会出现过压过流，过压过流的产生又会启动保护电路，这样循环往复下去，对器件本身是一个伤害，如果接有负载，则有可能影响负载的正常使用。因此，在软件上，单片机21—旦得到了过压过流的信息，单片机21发出指令直接关死充电回路。如果是过压，说明蓄电池充满，依据蓄电池电压的下降情况决定是否重新打开充电回路，如果是过流，也就是PV的电流过大，单片机21记录当前的光照度值，并且根据光照度值的下降情况决定是否重新打开充电回路电路23。如图3所示的一种独立光伏控制逆变一体机，逆变器3包括依次与蓄电池接口 I相连接的高频逆变升压电路31-1和防反接保护电路34以及欠压保护电路35，高频逆变升压电路31-1的输出端与整流电路31-2相连接，整流电路31-2的输出端与工频逆变电路的输入端相连接，欠压保护电路35输出端连接有第一 PWM控制器36，工频逆变电路的输出端连接有交流输出接口 33和PI调节器37，PI调节器37输出端连接有第二 PWM控制器38，交流输出接口 33输出端分别连接有过流保护39和短路保护310，过流保护39和短路保护310分别与第一 PWM控制器36相连接，欠压保护电压35、过流保护39、短路保护310与告警信号电路51相连接，告警信号电路51输出端连接控制器2内单片机21的输入I/O 口。其中PI调节器37和第二 PWM控制器38的作用在于负载变化时，PWM波的占空比自动可调，保证输出电压稳定在220V (变化范围正负10%)，频率50Hz (变化范围正负2%)的交流电 ’第一 PWM控制器36主要实现对逆变器保护信号的处理和产生固定占空比的PWM信号，PI调节器37采 用了电阻分压的方式来采集负载电压，使得电路元件减小，成本降低。以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
权利要求1.一种独立光伏控制逆变一体机，其特征是:包括蓄电池接口(I)、太阳能电池组件接口(4)、控制器(2)和逆变器(3)以及交流输出接口(33)，所述的控制器(2)内设置有充电回路电路(23)和与充电回路电路(23)相连接的放电回路电路(24)，太阳能电池组件接口(4)通过充电回路电路(23 )与蓄电池接口( I)相连接，蓄电池接口( I)同时与放电回路电路(24)相连接，放电回路电路(24)的输出端与逆变器(3)的输入端相连接，逆变器(3)和控制器(2)之间连接有告警反馈通路(5)，逆变器(3)的输出端与交流输出接口(33)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种独立光伏控制逆变一体机，其特征是:所述的控制器(2)包括单片机(21)、与单片机(21)相连接的电压电流检测电路(22)和充电回路电路(23)以及放电回路电路(24)，电压电流检测电路(22)输出端分别与充电回路电路(23)和放电回路电路(24)相连接，单片机(21)输出端连接有温度检测电路(25)和光照检测电路(26)。
3.根据权利要求2所述的一种独立光伏控制逆变一体机，其特征是:所述的放电回路电路(24)包括放电开关电路(24-1)、短路保护电路(24-2)、过放保护电路(24-3)和第一过流保护电路(24-4)，短路保护电路(24-2)、过放保护电路(24-3)和第一过流保护电路(24-4)分别与放电开关电路(24-1)的输入端相连接。
4.根据权利要求2所述的一种独立光伏控制逆变一体机，其特征是:所述的充电回路电路(23)包括充电开关电路(23-1), PV过压保护电路(23-2)、防反接反充电路(23-3)和蓄电池过压保护电路(23-4 )以及第二过流保护电路(23-5 )，PC过压保护电路(23_2 )、防反接反充电路(23-3)和蓄电池过压保护电路(23-4)以及第二过流保护电路(23-5)分别与充电开关电路(23-1)的输入端相连接。
5.根据权利要求1所述的一种独立光伏控制逆变一体机，其特征是:所述的逆变器(3)包括与蓄电池接口( I)相连接的DC/DC变换电路(31)、防反接保护电路(34 )和欠压保护电路(35)以及DC/AC变换电路(32)，DC/DC变换电路(31)输出端与DC/AC变换电路(32)相连接，欠压保护电路(35 )输出端连接有第一 PWM控制器(36 )，DC/AC变换电路(32 )输出端连接有交流输出接口(33)和PI调节器(37)，PI调节器(37)输出端连接有第二 PWM控制器(38 )，交流输出接口( 33 )输出端分别连接有过流保护(39 )和短路保护(310)，过流保护(39)和短路保护(310)分别与第一 PWM控制器(36)相连接。
6.根据权利要求5所述的一种独立光伏控制逆变一体机，其特征是:所述的DC/DC变换电路(31)包括与蓄电池接口(I)相连接的高频逆变升压电路(31-1)和整流电路(31-2)，高频逆变升压电路(31-1)输出端与整流电路(31-2)相连接。
7.根据权利要求5所述的一种独立光伏控制逆变一体机，其特征是:所述的DC/AC变换电路(32)为工频逆变电路，工频逆变电路输入端与整流电路(31-3)相连接，工频逆变电路输出端与交流输出接口(33)相连接。
8.根据权利要求5所述的一种独立光伏控制逆变一体机，其特征是:所述告警反馈通路(5)包括与欠压保护电压(35)、过流保护(39)、短路保护(310)相连接的告警信号电路(51)，告警信号电路(51)输出端连接控制器2内单片机(21)的输入I/O 口。
专利摘要本实用新型涉及一种独立光伏控制逆变一体机，包括蓄电池接口、太阳能电池组件接口、控制器和逆变器以及交流输出接口，太阳能电池组件接口通过充电回路电路与蓄电池接口相连接，蓄电池接口同时与放电回路电路相连接，放电回路电路的输出端与逆变器的输入端相连接，逆变器和控制器之间连接有告警反馈通路，逆变器的输出端与交流输出接口相连接。本实用新型的一种独立光伏控制逆变一体机，控制电路能够有效的监视太阳能电池组件、蓄电池和逆变器的工作状态，实现精确的充电和放电控制，使得逆变电路能够输出稳定的交流电，系统的参数一致性和稳定性得到极大的保证，也增强了系统的使用寿命。
文档编号H02M7/44GK202978307SQ20122042120
公开日2013年6月5日 申请日期2012年8月23日 优先权日2012年8月23日
发明者邢毓华, 钟镇, 张晓文 申请人:常州合天电力设备有限公司