一种基于无线传感网络的光伏逆变控制装置的制作方法

本实用新型涉及电力电子技术领域，具体涉及一种基于无线传感网络的光伏逆变控制装置。

背景技术：

微网本身一方面就是分布式电源是经基于电力电子技术的逆变器接入配网的。太阳能光伏发电产生的是直流电，要经过逆变环节转化为交流，即分布式电源要通过电力电子接口器件与微网相连，大量电力电子器件的应用相当于微网中的非线性负荷，给微网中引入谐波电流。另一方面，微网中接入的各类非线性负载也会向微网中注入大量谐波，且负载与微网之间存在较大的无功功率交换。总之，微网中的谐波主要是由非线性负荷和电力电子器件以及开关电源等的使用引起的。微网中存在的谐波会造成其他电气设备不能正常运行，使继电保护装置误动作，降低微网的安全可靠性。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于无线传感网络的光伏逆变控制装置，本实用新型有效解决了传统微网中存在的谐波会造成其他电气设备不能正常运行，使继电保护装置误动作，从而降低微网的安全可靠性的问题。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种基于无线传感网络的光伏逆变控制装置，其特征在于：所述控制装置包括控制终端、协调器节点、终端节点，控制终端和协调器节点通过RS232连接，协调器节点和终端节点采用CC2530芯片，通过ZIGBEE无线传感网络实现数据的传输；所述协调器节点包括光伏逆变器主机，终端节点包括光伏逆变器从机；所述光伏逆变器主机、光伏逆变器从机均主要由光伏电池阵列，蓄电池充电模块、逆变功率模块、滤波电感及信号采样、调理/AD转换模块、控制模块和电源模块组成。

本实用新型进一步技术改进方案是：

所述蓄电池充电模块主要由BOOST升压斩波器、IGBT开关模块以及芯片型号为EXB841的驱动电路组成。

本实用新型进一步技术改进方案是：

所述逆变功率模块采用型号为PS22A78的智能功率模块。

本实用新型进一步技术改进方案是：

所述信号采样、调理/AD转换模块包括由隔离霍尔元件构成的信号采样电路、由芯片型号为OP270构成的信号调理电路以及由芯片型号为AD7606-6构成的模数转换器构成。

本实用新型进一步技术改进方案是：

所述控制模块采用芯片型号为TMS320LF28335的TI控制器，控制模块与逆变功率模块之间采用高速光耦器件6N137实现隔离。

本实用新型与现有技术相比，具有以下明显优点：

一、本实用新型构建一个基于无线传感网络的光伏逆变器群，实现光伏电池的并网发电的同时实现对微网中谐波及无功功率的治理和补偿，从而提高微网电能质量，不需要专门的谐波及无功补偿装置，成本低；

二、 本实用新型不仅能将太阳能光伏发出的电能送进微网，而且还能补偿本地负载所产生的无功和谐波，减小向微网中的谐波电流，提高微网电能质量。

附图说明

图1为本实用新型结构原理图；

图2为本实用新型光伏逆变器硬件结构图；

图3为本实用新型电源模块结构图。

具体实施方式

如图1、2、3所示主要包括控制终端、协调器节点即光伏逆变器主机以及多个终端节点即光伏逆变器从机构成。其中控制终端和协调器节点通过RS232连接，协调器节点和终端节点采用CC2530芯片，通过ZIGBEE无线传感网络实现数据的传输。控制终端实现各个终端节点逆变器运行参数的采集、显示和统筹控制；所述协调器节点负责组建无线传感网络，并通过检测微网中非线性负载的无功及谐波电流分量，通过无线传感网络向各个终端节点分配各自的无功及谐波电流补偿量；协调器节点及终端节点根据各自光伏电池组发电情况，确定各自并网发电的基波电流幅值及向电网补偿的无功及谐波电流的大小，实现并网发电及无功功率补偿和电能质量治理。

所述协调器节点和终端节点只是在无线传感网络中的功能划分不同，其硬件完全一样，其结构图如图2所示。主要由光伏电池阵列、蓄电池充电模块、逆变功率模块、滤波电感及信号采样、调理/AD转换模块、控制模块和电源模块构成。其中，蓄电池充电模块采用BOOST升压斩波器，开关器件选用1200V耐压的IGBT， 其驱动电路采用专用集成驱动芯片EXB841；逆变功率模块为三菱公司的智能功率模块PS22A78，其耐压位1200V，电流35A，该模块内部集成浮驱、欠压、过压、过流、过热等保护模块，PWM信号驱动电路只需一路15V电源即可；滤波电感用于滤除并网时逆变器产生的高频谐波；电压、电流信号采样电路采用隔离霍尔元件，线性度、精度都很高，并可实现功率电路和控制电路的隔离；信号调理电路采用高精度、低噪声集成运放OP270，AD转换模块选用AD7606-6，它是16位6通道同步采样的ADC，转换速率高达250ksps，通过并口与控制器数据总线相连，数据读取数据快；控制模块采用TI公司的TMS320LF28335，它的运行速度高达150M条指令每秒，内部具有浮点运算内核，具有独到16路的PWM输出模块。所述控制模块TMS320LF28335与智能功率模块PS22A78之间采用高速光耦器件6N137实现隔离；所述无线传感网络控制模块CC2530内部集成ZIGBEE无线传感网络协议，通过信号收发及功率放大模块实现与无线传感网络的数据传输和信息交换；所述控制模块TMS320LF28335与无线传感网络控制模块CC2530之间通过通用串行总线实现无功及谐波电流补偿量数据的接受及本机运行参数的上传；所述电源模块采用±15V开关电源，主要有三部分电源输出：一是输入的15V电源经隔离电源模块A1515S-2WR2输出+15V1和-15V1电源给模拟电路供电，其中+15V1经LM7805后得到5V1给模数转换器AD7606-6提供模拟电源；二是输入的15V电源经LM2596-5V电源芯片变换为5V，再经电源芯片AMS117-3.3和AMS117-1.8转换为3.3V和1.8V电源给控制模块TMS320LF28335和CC2530等数字电路供电；三是输入的15V电源经隔离电源模块B1515S-1WR2输出15V2给智能功率模块（IPM)供电，综上，实现了模拟电源、数字电源、驱动电路电源的相互隔离，保证系统的安全可靠运行，其中模拟地和数字地在AD7606-6处单点接地。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出本技术方案当中不涉及软件的创新，技术方案中的硬件部分采用常规的软件即可实现，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。