专利名称：一种简易的并网发电逆变器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种简易的并网发电逆变器，尤其适用于光伏或风能并网逆变用。
背景技术：
太阳能和风能的大规模应用将是21世纪人类社会进步的重要标志，而光伏 (风能)并网发电系统是光伏(风能)系统的发展趋势。光伏(风能)并网发 电系统的最大优点是不用蓄电池储能，因而节省了投资，系统简化且易于维护。
但目前， 一般普遍采用的光伏(风能)并网逆变器的结构如图1所示，光 伏(风能)并网逆变器主要由二部分组成前级DC-DC变换器和后级DC-AC 逆变器，这2部分通过DClink相连接，DClink的电压为400V左右(市电为220V 系统时)，在该系统中，DC-AC逆变器将电能转换成220V/50Hz的正弦交流电。 系统保证并网逆变器输出的正弦电流与电网的相电压同频和同相。同时，传统 的光伏并网系统为解决孤岛效应问题，需要采用反孤岛效应控制方法。因此控 制电路的核心芯片一般采用DSP，存在控制系统和算法复杂、保护性能差的问 题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种适用于光伏、风能并网系统逆变用 的简易的并网发电逆变器，目的在于使逆变器简单可靠。
本发明所采用的技术方案是 一种简易的并网发电逆变器，其特征在于该
逆变器由DC/AC高频逆变变换主电路、电压电流采样电路、PFC控制电路和隔 离驱动电路组成；由光伏或风能变换成的直流电压DC作为逆变输入母线电压， 经DC/AC高频逆变变换主电路逆变变换，输出跟踪电网电压的正弦波电流；在 DC/AC高频逆变变换主电路的输出端连接有电压电流采样电路，该电路输出的电流和电网电压信号提供给PFC控制电路，由该电路的PFC高功率因数整流控 制芯片进行控制，使得网侧功率因数入=1;由PFC控制电路输出的PWM波形 经隔离驱动电路接至DC/AC高频逆变变换主电路，作为半桥逆变之驱动管的驱 动信号。
所述DC/AC高频逆变变换主电路由半桥逆变输入滤波电容C2c、 C21，驱动 管Q,、Q2和电感L,组成，该电路的输入端接由光伏或风能变换成的+Vbus、-Vbus 作为逆变输入母线电压，经Q,、 Q2逆变变换，由I^滤波后输出正弦交流电流。
所述电压电流采样电路包括电网电压采样电路T2、BR2和电流采样电路T,、 B^、 R26，其中
电网电压采样电路的一路经电阻Ru、 1114作为PFC高功率因数整流控制芯
片U3的电压跟踪基准，另一路经电阻Ru、 R。及比较器U2B组成的电压过零检
测电路，用于提供半桥逆变PWM控制信号的极性翻转信号；
电流采样电路中的一路经R23接至PFC高功率因数整流控制芯片U3的脚5 作为电流采样反馈信号输入，另一路经R24输入至U3的的脚2，作为自动限流
输入信号，另一路信号经电阻R25和电容Q滤波，作为输出平均电流反馈信号，
由电阻R3接至由运算放大器Um、电阻Re、电容CV C3组成的输出电流PI调 节电路，电阻Rp R2、电压基准管Q6及可调电阻V^组成电流信号给定电路，
经所述PI调节电路，再经由电阻R7、 R8、 R9和运算放大器UtA组成的反相电路
输出至电阻Rw，接至PFC高功率因数整流控制芯片U3的信号输入脚11，作为 芯片U3的乘法器输入控制信号以控制内部基准信号的幅度。
所述PFC控制电路由PFC高功率因数整流控制芯片U3及其外围电路组成， 在电压电流采样电路输入信号的作用下，通过U3的脚16输出隔离驱动电路所 需的PWM信号。
所述隔离驱动电路包括异或门UsA、反相器U6A、光耦U" U2，从PFC控 制电路输出的PWM信号接至异或门U5A的脚1， Usa的脚2接U2B输出的逆变 所需的极性翻转信号，两信号经U5A异或后， 一路经电阻R32接至光耦U2的脚3，作为半桥逆变驱动管Q,的驱动信号；另一路经反相器U6A反相后，再经电 阻R31接至光耦"的脚3，作为半桥逆变驱动管Q2的驱动信号。
本发明的有益效果是；采用简单的PFC控制芯片，实现了并网逆变功能， 使得逆变器网侧功率因数入=1，即网侧电流^无畸变且与网侧电压1^相位一致， 且该电路具有简单可靠的特点。
图l是本发明的电路框图。
图2是本发明的电原理图。
图3是本发明现有技术的电路框图。
具体实施例方式
如图l、图2所示，本实施例由DC/AC高频逆变变换主电路1、电压电流 采样电路2、 PFC控制电路3和隔离驱动电路4组成。由光伏或风能变换成的 直流电压DC作为逆变输入母线电压，经DC/AC高频逆变变换主电路1逆变变 换，输出跟踪电网电压的正弦波电流；在DC/AC高频逆变变换主电路1的输出 端连接有电压电流采样电路2，该电路输出的电流和电网电压信号提供给PFC 控制电路3，由该电路的PFC高功率因数整流控制芯片进行控制，使得网侧功 率因数A =1;由PFC控制电路3输出的PWM波形经隔离驱动电路4接至DC/AC 高频逆变变换主电路1，作为半桥逆变之驱动管的驱动信号。
本例的DC/AC高频逆变变换主电路1由半桥逆变输入滤波电容C， C21， 驱动管Qi、 Q2和电感U组成，该电路的输入端接由光伏或风能变换成的+Vbus、 -Vbus作为逆变输入母线电压，经Qi、 Q2逆变变换，由L、滤波后输出跟踪电网 电压的正弦交流电流，完成光能或风能向电网输出能量的目的。
本例的电压电流采样电路2包括电网电压采样电路T2、 BR2和电流采样电 路T!、 BR!、 R26，其中
电网电压采样电路的一路经电阻Rn、 Rw作为PFC高功率因数整流控制芯
片U3的电压跟踪基准，另一路经电阻Rm R,2及比较器U2B组成的电压过零检测电路，用于提供半桥逆变PWM控制信号的极性翻转信号；
电流采样电路中的一路经R23接至PFC高功率因数整流控制芯片U3的脚5
作为电流采样反馈信号输入，另一路经R24输入至U3的的脚2，作为自动限流 输入信号，另一路信号经电阻R25和电容C4滤波，作为输出平均电流反馈信号，
由电阻R3接至由运算放大器Um、电阻R6、电容C2、 C3组成的输出电流PI调 节电路，电阻Ri、 R2、电压基准管Q6及可调电阻VR,组成电流信号给定电路，
经所述PI调节电路，再经由电阻R7、 Rs、 R9和运算放大器UiA组成的反相电路
输出至电阻Ru),接至PFC高功率因数整流控制芯片U3的信号输入脚11，作为 芯片U3的乘法器输入控制信号以控制内部基准信号的幅度。 本例的PFC控制电路3由PFC高功率因数整流控制芯片U3 (型号UC3854)及 其外围电路组成，在以上所述的电压电流采样电路2各输入信号的作用下，通 过U3的脚16输出隔离驱动电路4所需的PWM信号。
本例的隔离驱动电路4包括异或门U5A、反相器U6A、光耦U"型号TLP250)、 U2 (型号TLP250)，从PFC控制电路3之脚16输出的PWM信号接至异或门
Usa的脚1， U5A的脚2接U2B输出的逆变所需的极性翻转信号，两信号经UsA 异或后， 一路经电阻R32接至光耦U2的脚3，作为半桥逆变驱动管Qi的驱动信
号；另一路经反相器U6A反相后，再经电阻R^接至光耦U!的脚3，作为半桥
逆变驱动管Q2的驱动信号。
本发明采用具有能量双向流动的逆变主电路，即半桥式或全桥式逆变电路，
通过检测输出电流和电网电压信号，由PFC高功率因数整流控制芯片进行控制， 使得网侧功率因数>1，即网侧电流无畸变且与网侧电压相位一致，这样回馈
至电网的只有有功功率，并能够实现回馈电流in的快速调节。
权利要求
1、一种简易的并网发电逆变器，其特征在于该逆变器由DC/AC高频逆变变换主电路(1)、电压电流采样电路(2)、PFC控制电路(3)和隔离驱动电路(4)组成；由光伏或风能变换成的直流电压DC作为逆变输入母线电压，经DC/AC高频逆变变换主电路(1)逆变变换，输出跟踪电网电压的正弦波电流；在DC/AC高频逆变变换主电路(1)的输出端连接有电压电流采样电路(2)，该电路输出的电流和电网电压信号提供给PFC控制电路(3)，由该电路的PFC高功率因数整流控制芯片进行控制，使得网侧功率因数λ＝1；由PFC控制电路(3)输出的PWM波形经隔离驱动电路(4)接至DC/AC高频逆变变换主电路(1)，作为半桥逆变之驱动管的驱动信号。
2、 根据权利要求1所述的简易的并网发电逆变器，其特征在于:所述DC/AC 高频逆变变换主电路(1)由半桥逆变输入滤波电容C2Q、 C21，驱动管QM Q2 和电感Lj且成，该电路的输入端接由光伏或风能变换成的+Vbus、 -Vbus作为逆 变输入母线电压，经Q,、 Q2逆变变换，由L广滤波后输出正弦交流电流。
3、 根据权利要求l所述的简易的并网发电逆变器，其特征在于所述电压 电流采样电路(2)包括电网电压采样电路丁2、 BR2和电流采样电路T,、 BRi、 R26，其中电网电压采样电路的一路经电阻Rn、 Rw作为PFC高功率因数整流控制芯片U3的电压跟踪基准，另一路经电阻Ru、 R^及比较器U2B组成的电压过零检测电路，用于提供半桥逆变PWM控制信号的极性翻转信号；电流采样电路中的一路经R23接至PFC高功率因数整流控制芯片U3的脚5 作为电流采样反馈信号输入，另一路经R24输入至U3的的脚2，作为自动限流输入信号，另一路信号经电阻R25和电容C4滤波，作为输出平均电流反馈信号，由电阻R3接至由运算放大器Um、电阻R6、电容C2、 Q组成的输出电流PI调 节电路，电阻R" R2、电压基准管Q6及可调电阻VR^组成电流信号给定电路，经所述PI调节电路，再经由电阻R7、 Rg、 R9和运算放大器U^组成的反相电路输出至电阻Ru)，接至PFC高功率因数整流控制芯片U3的信号输入脚11，作为 芯片U3的乘法器输入控制信号以控制内部基准信号的幅度。
4、 根据权利要求l所述的简易的并网发电逆变器，其特征在于所述PFC 控制电路(3)由PFC高功率因数整流控制芯片U3及其外围电路组成，在电压 电流采样电路(2)输入信号的作用下，通过U3的脚16输出隔离驱动电路(4) 所需的PWM信号。
5、 根据权利要求l所述的简易的并网发电逆变器，其特征在于所述隔离 驱动电路(4)包括异或门U5A、反相器U6A、光耦U,、 U2，从PFC控制电路(3)输出的PWM信号接至异或门U5A的脚1， U5A的脚2接U2B输出的逆变所需的 极性翻转信号，两信号经UsA异或后， 一路经电阻R32接至光耦U2的脚3，作 为半桥逆变驱动管Q!的驱动信号；另一路经反相器U6A反相后，再经电阻1131接至光耦Ui的脚3，作为半桥逆变驱动管Q2的驱动信号。
全文摘要
本发明涉及一种简易的并网发电逆变器。所要解决的技术问题是提供一种适用于光伏、风能并网系统逆变用的简易的并网发电逆变器。解决该问题的技术方案是该逆变器由DC/AC高频逆变变换主电路、电压电流采样电路、PFC控制电路和隔离驱动电路组成；由光伏或风能变换成的直流电压DC作为逆变输入母线电压，经DC/AC高频逆变变换主电路逆变变换，输出正弦波电流；高频逆变变换主电路的输出端连接有电压电流采样电路，该电路输出的电流和电压信号提供给PFC控制电路，由该电路的PFC高功率因数整流控制芯片控制；由PFC控制电路输出的PWM波形经隔离驱动电路接至DC/AC高频逆变变换主电路。本发明可用于光伏或风能并网逆变用。
文档编号H02J3/38GK101409516SQ20081012005
公开日2009年4月15日 申请日期2008年7月16日 优先权日2008年7月16日
发明者严辉强, 傅锋锋, 周永忠, 传 徐, 荣 蔡, 金新伟 申请人:杭州中信网络自动化有限公司