一种具有低输入高增益直流变换的光伏逆变系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有低输入高增益直流变换的光伏逆变系统，其特征在于：本系统包括光伏电池、直流采样电路、交流采样电路、直流变换电路、驱动电路、桥式逆变器、滤波电路和控制单元，所述光伏电池与直流变换电路连接，中间连接处设置有直流采样电路，直流变换电路的输出端与桥式逆变器连接，桥式逆变器的输出端与滤波电路连接后接入电网，所述逆变器输出端与滤波电路中设置有交流采样电路，所述直流采样电路和交流采样电路的输出端与控制单元相连，控制单元的输出端经驱动电路与直流变换电路和桥式逆变器连接。
【专利说明】
一种具有低输入高増益直流变换的光伏逆变系统
技术领域
[0001] 本发明涉及光伏发电领域，特别涉及一种具有低输入高增益直流变换的光伏逆变 系统。
【背景技术】
[0002] 目前，太阳能光伏发电受到了工业界的广泛重视和应用发展，基于光伏并网逆变 系统的将光伏电池板的直流电输出转换成交流电的形式输出，并连接至电网中。光伏逆变 系统并网时的性能指标主要包括系统转换效率、输出电能质量、电磁兼容性等等。
[0003] 通常，采用多块光伏电池级联后作为光伏逆变系统的输入，其目的是为了保证后 级直流升压电路和逆变电路能正常工作。然而，考虑到系统效率的优化、光伏电池板的安装 限制、阴影遮盖等因素，用户会要求现有的光伏逆变系统能够接受更低得光伏电池的输入 电压，同时保证系统的正常工作。因此，为了解决这一问题，需要设计一种具有高增益直流 变换的并网逆变系统，有利于应对光伏电池低输入电压接入的要求。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是:增大输出电压增益，实现实时计算及控制，提高电 流转换效率。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
[0006] 提出一种具有低输入高增益直流变换的光伏逆变系统，该系统包括光伏电池1、直 流采样电路2、交流采样电路8、直流变换电路3、驱动电路4、桥式逆变器5、滤波电路6和控制 单元7;
[0007] 所述光伏电池1与直流变换电路3连接，中间连接处设置有直流采样电路2。
[0008] 直流变换电路3的输出端与桥式逆变器5连接，桥式逆变器5的输出端与滤波电路6 连接后接入电网；
[0009] 所述逆变器5输出端与滤波电路6中设置有交流采样电路2;
[0010] 所述直流采样电路和交流采样电路的输出端与控制单元7相连，控制单元7的输出 端经驱动电路4与直流变换电路3和桥式逆变器5连接。
[0011] 所述直流采样电路2采用电压传感器，所述交流采样电路8采用霍尔电流传感器， 且直流采样电路和交流采样电路的输入端直接连接在光伏电池板1的输出母线侧；
[0012] 所述直流变换电路为高增益直流变换电路，电路包括电感L1、L2、二极管D1、D2、电 容Cl、C2及开关管Q1、Q2，其中电感LI、L2和二极管D1、电容C1组成自举电路。利用耦合电感 绕组的变压器效应使得直流变换电路的输出电压增益大增，同时耦合电感的使用也减小了 开关管的电压应力。
[0013] 所述控制单元是由数字处理器构成，实现最大功率实时计算，并通过驱动电路对 直流变换电路及桥式逆变电路进行跟踪控制。
[0014] 本发明具有以下有益效果:本发明采用了高增益直流变换电路作为桥式逆变器的 前级变换电路，利用耦合电感绕组的变压器效应使得直流变换电路的输出电压增益大增， 同时耦合电感的使用也减小了开关管的电压应力。控制单元通过驱动电路对直流变换电路 及桥式逆变电路进行跟踪控制，有效提高系统的工作效率。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明的电路连接示意图；
[0016] 图2为本发明的直流变换电路和桥式逆变器电路图；
[0017] 图3为实施例的电路连接示意图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。
[0019] 由于光伏电池板的安装限制、阴影遮盖等因素，为了让光伏逆变系统能够接受更 低得光伏电池的输入电压，同时保证系统的正常工作，在成本发明中特提供一种具有低输 入高增益直流变换的光伏逆变系统，下面将结合图1、图2和图3进行具体描述。
[0020] 参见图1展现了一种具有地输入高增益直流变换的光伏逆变系统，包括光伏电池 1、直流采样电路2、交流采样电路8、直流变换电路3、驱动电路4、桥式逆变器5、滤波电路6和 控制单元7，光伏电池1与直流变换电路3连接，中间连接处设置有直流采样电路2，直流变换 电路3的输出端与桥式逆变器5连接，桥式逆变器5的输出端与滤波电路6连接后接入电网， 逆变器5输出端与滤波电路6中设置有交流采样电路8,直流采样电路和交流采样电路的输 出端与控制单元7相连，控制单元7的输出端经驱动电路4与直流变换电路3和桥式逆变器5 连接，控制单元采用数字控制器。
[0021] 在本实施例中，上述直流变换电路3由直流变换电路（I)和直流变换电路（Π )连接 而成，直流变换电路（I)包括电感1^、功率开关管S2、二极管Di、二极管D3、电容&和电容C 2，直 流变换电路（Π )包括电感1^2、功率开关管Si、二极管D2、二极管D4和电容C2。
[0022] 当功率开关管Si导通时，在输入电源光伏电池 E、电感L2和功率开关管间形成 电流通路，整流二极管D4和电容C2没有电流通过，电源光伏电池对电感L2进行充电储能。此 时电容C 2两端的电压为U〇,设功率开关管Si的导通时间为t〇n，则此阶段电感L2上的储能为 Elton
[0023] 在直流变换电路（Π )中，当功率开关管51断开时，整流二极管D4导通，电感L2开始 放电，同时与电源光伏电池叠加对电容C 2进行充电。设功率开关管31的断开时间为toff，则该 段时间内电感释放的能量可以表示为(Uo-EHtoff。
[0024] 在电路稳定的情况下，电感。储存的能量和释放的能量相等，及EItcin= (Uo-E) 1七。^所以电容(：2两端的电压
，实现电压增益的效果。
[0025]在直流变换电路（I)中，电路工作原理与上述相同。
[0026]在本实施例中，电容&Χ2串联在电路中，所增益的电压相互叠加，大大增强了整个 直流变换电路3的电压增益效果，提高了工作效率。
[0027] 直流变换电路3将底输入的光伏电池直流电升压后，输入桥式逆变器5中，如图2所 不，桥式逆变器5包括滤波电容C3、C4、电感L3、功率开关管33、34、35、36和二极管〇3、〇4、〇5、〇6， 先导通功率开关管S3、S6,断开功率开关管S4、S5，此时输出电压为U〇;再断开功率开关管S3、 s6，导通功率开关管S4、S5，此时的输出电压为-υ〇，如此周期性操作，实现直流电对交流电的 转换。
[0028] 输出端通过滤波电路后，接入电网。
[0029 ]光伏电池 1与直流变换电路3中间连接处设置有直流采样电路2，逆变器5输出端与 滤波电路6连接处设置有交流采样电路8,直流采样电路2采用电压传感器，交流采样电路8 采用霍尔电流传感器，二者的输出端与控制单元7相连，控制单元实时计算输入端和输出端 的电压电流变化，通过驱动电路进行跟踪控制。
[0030] 参见图3,该实施例中在图1的基础上还包括滤波电容C1和C2,并且由电感L1和电 感L2、电感L3和电感L4分别组成中心抽头电感，电路包括输入滤波电容C1和C2,中心抽头电 感1^-1^、L3-L4、功率开关管SjPS 2、体二极管DjPD2、滤波二极管D3和D4、吸收电容C3和C4。当 功率开关管SdPS 2导通和断开交替操作时，中心抽头电感完成储能与放电，输出电压增大。 [0031 ] 本发明在实施时，光伏电池板输出直流电压，米样电路使用电压传感器检测出光 伏电池板的电压，使用霍尔电流传感器检测出光伏电池板的输出电流，在数字处理器构成 的控制单元中实现最大功率跟踪算法，通过驱动电路，控制直流变换电路和桥式逆变器，将 直流电变换为交流电送至电网，本发明采用了高增益直流变换电路作为桥式逆变器的前级 变换电路，利用交错并联电路使得直流变换电路的输出电压增益大增。
[0032]当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领 域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的 保护范围。
【主权项】
1. 一种具有低输入高增益直流变换的光伏逆变系统，其特征在于： 本系统包括光伏电池（1)、直流采样电路(2)、交流采样电路(8)、直流变换电路(3)、驱 动电路(4)、桥式逆变器(5)、滤波电路(6)和控制单元(7);所述光伏电池（1)与直流变换电 路(3)连接，中间连接处设置有直流采样电路(2);直流变换电路(3)的输出端与桥式逆变器 (5)连接，桥式逆变器(5)的输出端与滤波电路(6)连接后接入电网；所述逆变器(5)输出端 与滤波电路(6)中设置有交流采样电路(2);所述直流采样电路和交流采样电路的输出端与 控制单元(7)相连，控制单元(7)的输出端经驱动电路(4)与直流变换电路(3)和桥式逆变器 (5)连接。2. 根据权利要求1所述的具有低输入高增益直流变换的光伏逆变系统，其特征在于:所 述直流采样电路(2)采用电压传感器，所述交流采样电路(8)采用霍尔电流传感器，且直流 采样电路和交流采样电路的输入端直接连接在光伏电池板(1)的输出母线侧。3. 根据权利要求1所述的具有低输入高增益直流变换的光伏逆变系统，其特征在于:所 述直流变换电路为高增益直流变换电路，由直流变换电路I和直流变换电路Π 连接而成，直 流变换电路I包括电感1^、功率开关管S2、二极管Di、二极管D3、电容Q和电容C 2,直流变换电 路Π 包括电感L2、功率开关管Si、二极管D2、二极管D4和电容C2。4. 根据权利要求1所述的具有低输入高增益直流变换的光伏逆变系统，其特征在于:所 述控制单元是由数字处理器构成，实现最大功率实时计算，并通过驱动电路对直流变换电 路及桥式逆变电路进行跟踪控制。
【文档编号】H02M7/5387GK106026748SQ201610455197
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】彭景生
【申请人】湖北竑光新能源科技有限公司