一种双全桥光伏并网逆变装置的制造方法

文档序号:9419690阅读:349来源:国知局
一种双全桥光伏并网逆变装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于太阳能发电并网技术领域,特别是设及一种双全桥光伏并网逆变装 置。
【背景技术】
[0002] 当今社会日益发展,人们对于能源的需求也随之增长。由于全世界的能源正在W 非常快的速度日益减少,因此能源危机越来越严重。传统的能源,例如煤炭、石油、天然气运 =大能源都是不可再生资源。若不能合理利用运些传统能源,对全球都会造成不可控制的 灾难。
[0003] 如何更好地利用新能源,是如今全球的热点话题。而太阳能是一种常见的、非常具 有潜力的可再生资源。太阳能的转换利用方式有光电转换、光热转换和光化学转换等=种 方式。而光伏电池可将太阳的光能直接转换成电能加W利用,称为光电转换,即光伏发电。
[0004] 我国光伏发电系统主要是直流系统,即将光伏电池发出的电能给蓄电池充电,而 蓄电池直接给负载供电,如我国西北地区使用较多的太阳能用户照明系统W及远离电网的 微波站供电系统均为直流系统。此类系统结构简单,成本低廉,但由于负载直流电压的不同 (如12V、24V、48V等),很难实现系统的标准化和兼容性,特别是民用电力,由于大多为交流 负载,W直流电力供电的光伏电源很难作为商品进入市场。 阳0化]传统的光伏发电系统是将多块光伏阵列模块串联或并联在一起,W得到足够高的 直流电压,满足并网要求。但是多块光伏阵列模块组合在一起难免会受到部分阴影遮挡的 影响,因此降低了系统效率。

【发明内容】

[0006] 为了解决上述问题,本发明的目的在于提供一种双全桥光伏并网逆变装置。
[0007] 为了达到上述目的,本发明提供的双全桥光伏并网逆变装置包括:控制器、驱动电 路、逆变器和滤波电路;其中:控制器的输出端通过驱动电路与逆变器连接,逆变器的直流 输入端与光伏阵列模块连接、逆变器的工频输出端通过滤波电路与电网连接;控制器的两 个输入端分别与光伏阵列模块和电网连接。
[0008] 所述的控制器采用TL494和KA7500忍片组成控制电路。
[0009] 所述的逆变器中并网DC/AC逆变器由直流端电容CDC、四个带续流二极管的 MOS阳T管SAC1-SAC4和由电感LACKLAC2和CAC组成的滤波器S部分组成。
[0010] 所述的滤波电路选择IXL型滤波器。
[0011] 本发明提供的双全桥光伏并网逆变装置的效果:能够对单块光伏阵列模块单独进 行控制,有效地跟踪每块光伏阵列模块的最大功率点,避免了部分阴影遮挡和局部过热带 来的影响,并且其"即插即用"和方便扩展的特性可使光伏阵列模块结构成为光伏并网发电 系统结构的发展趋势。并且试验结果证明采用运种双全桥光伏并网逆变装置传输效率能够 达到93%。
【附图说明】
[0012] 图1为本发明提供的双全桥光伏并网逆变装置结构示意图。
[0013] 图2为本发明提供的双全桥光伏并网逆变装置中逆变器电路原理图。
[0014] 图3为S种不同类型的输出滤波器电路原理图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图和具体实施例对本发明提供的双全桥光伏并网逆变装置进行详细 说明。
[0016] 如图1所示,本发明提供的双全桥光伏并网逆变装置包括:控制器1、驱动电路2、 逆变器3和滤波电路4 ;其中:控制器1的输出端通过驱动电路2与逆变器3连接,逆变器3 的直流输入端与光伏阵列模块5连接、逆变器3的工频输出端通过滤波电路4与电网6连 接;控制器1的两个输入端分别与光伏阵列模块5和电网6连接。
[0017] 所述的控制器1采用化494和KA7500忍片组成控制电路,通过高频PWM脉宽调制 开关电源技术转换成30kHZ-50kHZ、220V的交流电。
[001引光伏阵列模块5为光伏电池阵列模块,振荡信号的电压为5V,为了充分驱动电源 开关电路,将振荡信号电压放大至12V直流电压。
[0019] 所述的逆变器3为直流-交流逆变电路,用于完成直流-交流变换、升压、交流-直 流变换和直流-工频交流变换的功能,即将光伏阵列模块5输出端直流电变换成220V工频 交流电,然后经过滤波电路4滤波后输出给电网6 ;滤波电路4为工频交流滤波器,用于提 高逆变器3输出波形的质量;控制器1为逆变控制电路,其根据光伏阵列模块5的输出与滤 波电路4的输出状况来控制逆变器3工作;驱动电路2为功率开关器件接口电路,控制器1 通过驱动电路2驱动逆变器3中的各功率开关器件工作。
[0020] 所述的逆变器3是连接光伏阵列模块5和电网6的关键部件,其担负控制光伏阵 列模块5运行于最大功率点和向电网注入正弦电流两大主要任务。
[002U所述的逆变器3结构如图2所示,其中并网DC/AC逆变器完成调制电流注入电网 的功能,并网DC/AC逆变器由直流端电容CDC、四个带续流二极管的MOS阳T管SAC1-SAC4和 由电感LACKLAC2和CAC组成的滤波器S部分组成。
[0022] 本发明提供的双全桥光伏并网逆变装置中采用如下元器件:
[0023] 引入了虚拟电阻的概念,使得不增加实际系统的电阻值,只通过控制逆变器的输 出量达到增加阻尼的等效作用,降低了系统的阻尼损耗,增加了系统的稳定性。
[0024] 当逆变器3初次投入电网,直流端电容放电时,电路中必须接入限流电阻W防 涌入电流冲击电网。根据功率损耗和成本来选择使用限流电阻与直流侧电容串联,并用 MOSFET管切除的方式来限制涌入电流。 阳02引 1、直流端电解电容
[0026] 直流端的电解电容用来对光伏阵列模块5和电网6间的功率解截。当直流端功率 保持不变,且直流端的功率波形符合Sin2(Wt)时,可得到解禪电容的大小为:
[0027]
[00測其中Pdc为直流端平均功率,W为电网频率,Udc为直流端平均电压,%^为电压波动 幅值。
[0029] 如果直流端电压低于电网峰值电压与半导体器件和过滤器上电压降之和,就无法 控制电网电流。因此当电网10%过电压时,为保证有效控制电网电流,直流端电压最小应 有220x1.IxVI-35〇r。假设直流端最大电压为400V,则Ud济每e分别为(350+400)/2 = 375V和 400-37日=25V。
[0030] 根据上式计算得直流端电容大小为150W时26uF(假设电路总损耗为10W)。然而 标准电容大小为400V或450V时33uF。因此为了防止过电压而损坏电容,选择450V、33uF 的电解电容。 阳0川 2、滤波电路
[0032]滤波电路4连接在逆变器3与电网6之间,其主要作用是将逆变器3产生的电压 转化为电流,滤除逆变器3上功率器件的开断所带来的高频毛刺,保护逆变器3的MOSFET 管免受暂态影响。
[003引图3所示为S种基本输出滤波器类型:L型、LC型和IXL型输出滤波器。L型滤 波器有很好的电压/电流转化性能,但是其滤除高频噪声能力差。如果电网阻抗大于1/ (2XXfXC,。),则LC型滤波器既有很好的电流/电压转化性能,又有很好的去噪能力。 但是,LC型滤波器的滤波电容会承受电网电压谐波,将导致很大的电流。IXL型滤波器集合 了L型滤波器和LC型滤波器的优点,而且由于多使用了一个电感,其滤除高频噪声的能力 更强,因此本发明的滤波电路4选择IXL型滤波器。
[0034]本发明提供的双全桥光伏并网逆变装置结构灵活、可W传输高能量电能、成本低 廉,可保证太阳能光伏并网发电系统的高效运行。
【主权项】
1. 一种双全桥光伏并网逆变装置,其特征在于:所述的双全桥光伏并网逆变装置包 括:控制器(1)、驱动电路⑵、逆变器⑶和滤波电路⑷;其中:控制器⑴的输出端通过 驱动电路(2)与逆变器(3)连接,逆变器(3)的直流输入端与光伏阵列模块(5)连接、逆变 器(3)的工频输出端通过滤波电路(4)与电网(6)连接;控制器(1)的两个输入端分别与 光伏阵列模块(5)和电网(6)连接。2. 根据权利要求1所述的双全桥光伏并网逆变装置,其特征在于:所述的控制器(1) 采用TL494和KA7500芯片组成控制电路。3. 根据权利要求1所述的双全桥光伏并网逆变装置,其特征在于:所述的逆变器(3) 中并网DC/AC逆变器由直流端电容⑶C、四个带续流二极管的MOSFET管SAC1-SAC4和由电 感LAC1、LAC2和CAC组成的滤波器三部分组成。4. 根据权利要求1所述的双全桥光伏并网逆变装置,其特征在于:所述的滤波电路(4) 选择LCL型滤波器。
【专利摘要】一种双全桥光伏并网逆变装置。其包括控制器、驱动电路、逆变器和滤波电路;控制器的输出端通过驱动电路与逆变器连接,逆变器的直流输入端与光伏阵列模块连接、逆变器的工频输出端通过滤波电路与电网连接;控制器的两个输入端分别与光伏阵列模块和电网连接。本发明效果:能够对单块光伏阵列模块单独进行控制,有效地跟踪每块光伏阵列模块的最大功率点,避免了部分阴影遮挡和局部过热带来的影响,并且其“即插即用”和方便扩展的特性可使光伏阵列模块结构成为光伏并网发电系统结构的发展趋势。并且试验结果证明采用这种双全桥光伏并网逆变装置传输效率能够达到93%。
【IPC分类】H02J3/38, H02M1/12
【公开号】CN105140955
【申请号】CN201510502752
【发明人】李学刚, 单大鹏, 周文涛, 李季, 刘玄, 陈建民, 李东利
【申请人】国网天津市电力公司, 国家电网公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月14日
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