专利名称：一种太阳能逆变器的控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于逆变控制技术领域，具体涉及一种太阳能逆变器的控制系统。
背景技术：
太阳能逆变器控制电路应用于光伏发电系统中，主要功能是控制逆变电路，将太阳能电池板所发出的直流电逆向变成单相交流电，并将交流电接入电网。传统的光伏发电系统包括直流系统与逆变并网发电系统。直流系统的太阳能电池板发出的直流电给蓄电池充电，蓄电池再给负载供电。此类系统结构简单，成本低廉，但只能应用于直接负载直流电压的装置。当前民用电力负载多为交流负载，直流太阳能发电系统难以大规模推广使用，只能应用于专用负载系统当中。逆变并网的优势在于将直流太阳能转成交流电，普遍适用当前应用民用系统中，具有广泛应用前景与市场。当前逆变电源控制方式多采用正弦波脉宽调制，其控制电路大多采用模拟方法实现，其控制电路的元器件较多，电路复杂体积较大，灵活性不够等。从而导致逆变电路的转换效率下降，输出电压包含谐波成分，影响并入电网的供电质量。
发明内容针对现有技术所存在的上述技术缺陷，本实用新型提供了一种太阳能逆变器的控制系统，结构简单，控制精度高，进而可提交逆变器的转换效率。一种太阳能逆变器的控制系统，包括控制器以及与控制器相连的并网侧电压电流检测电路、直流侧电压电流检测电路、时钟复位电路、通信电路和驱动电路。所述的并网侧电压电流检测电路用于采集太阳能逆变器并网侧的电压信号和电流信号，并将这些信号进行相应转换后提供给控制器；所述的直流侧电压电流检测电路用于采集太阳能逆变器直流侧的电压信号和电流信号，并将这些信号进行相应转换后提供给控制器；所述的时钟复位电路用于向控制器提供时钟信号；所述的通信电路用于控制器与外部上位机的信息交互，使控制器接收用户的指令
信息；所述的控制器用于根据并网侧的电压信号和电流信号、直流侧的电压信号和电流信号、时钟信号以及用户的指令信息，生成PWM信号；所述的驱动电路用于对PWM信号进行功率放大,进而使功率放大后的PWM信号控制太阳能逆变器中的功率开关器件。优选地，所述的驱动电路由一稳压二极管、四个电阻、四个电容、一光耦芯片HCPL2531和一驱动芯片IR2113S构成；其中，电阻R3的一端与光耦芯片HCPL2531的I脚相连并接电源电压，电阻R3的另一端与控制器和光耦芯片HCPL2531的2脚相连，电阻R4的一端与光耦芯片HCPL2531的3脚相连并接电源电压，电阻R3的另一端与控制器和光耦芯片HCPL2531的4脚相连，光耦芯片HCPL2531的8脚与电阻R2的一端、稳压二极管Dl的阳极、电容C3的一端、电容C4的一端、驱动芯片IR2113S的I脚和11脚相连并接电源电压，光耦芯片HCPL2531的7脚与电阻R2的另一端和驱动芯片IR2113S的3脚相连，光耦芯片HCPL2531的6脚与电阻Rl的一端和驱动芯片IR2113S的5脚相连，电阻Rl的另一端接电源电压，光耦芯片HCPL2531的5脚与驱动芯片IR2113S的6脚相连，驱动芯片IR2113S的15脚与电容Cl的一端、电容C2的一端和稳压二极管Dl的阴极相连，驱动芯片IR2113S的14脚与电容Cl的另一端和电容C2的另一端相连，驱动芯片IR2113S的10脚与电容C3的另一端和电容C4的另一端相连并接地。采用该优选的技术方案，可使得系统响应速度快、驱动功率小。优选地，所述的并网侧电压电流检测电路由七个电阻、七个电容、一个霍尔电流传感器和一个电压放大器INA114构成；其中，电阻R4的一端与霍尔电流传感器的第一输出端相连，电阻R4的另一端与电阻R6的一端相连，电阻R5的一端与霍尔电流传感器的第二输出端相连，电阻R5的另一端与电阻R6的另一端相连，电阻R6的调节端与电压放大器INAl 14的7脚相连，电阻R7的一端与电容C4的一端、电容C3的一端、电阻R7的调节端和电阻R3的一端相连并接收太阳能逆变器并网侧的电压信号，电阻R7的另一端与电容C4的 另一端、电容C3的另一端和电容C2的一端相连并接地，电阻R3的另一端与电容C2的另一端和INAl 14的6脚相连，INAl 14的8脚与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端与INAl 14的I脚相连，INAl 14的5脚与电容Cl的一端相连，电容Cl的另一端与INA114的4脚、电阻Rl的一端、电容C5的一端、电容C6的一端和电容C7的一端相连并接地，INAl 14的3脚与电阻Rl的另一端、电容C5的另一端和控制器相连,INAl 14的2脚与电容C6的另一端和电容C7的另一端相连。采用该优选的技术方案，能够提高输出电压稳定性。所述的通信电路由一电平转换芯片MAX232、两个电阻和五个电容构成；其中，电平转换芯片MAX232的I脚与电容C15的一端相连，电容C15的另一端与电平转换芯片MAX232的3脚相连，电平转换芯片MAX232的4脚与电容C18的一端相连，电容C18的另一端与电平转换芯片MAX232的5脚相连，电平转换芯片MAX232的16脚与电容C21的一端和电容C19的一端相连并接电源电压，电容C21的另一端与电平转换芯片MAX232的15脚相连并接地，电容C19的另一端与电平转换芯片MAX232的2脚相连，电平转换芯片MAX232的6脚与电容C20的一端相连，电容C20的另一端接地，电平转换芯片MAX232的14脚与电阻R13的一端相连，电阻R13的另一端与外部上位机相连，电平转换芯片MAX232的13脚与电阻R14的一端相连，电阻R14的另一端与外部上位机相连，电平转换芯片MAX232的11脚与控制器相连，电平转换芯片MAX232的12脚与控制器相连。优选地，所述的控制器连接有JTAG (Joint Test Action Group,联合测试行动小组)接口电路，所述的JTAG接口电路用于对控制器的烧录的软件程序进行升级和调试；能扩展控制器的应用。优选地，所述的控制器连接有显示器；使得用户能通过显示器直观检测相应的信
肩、O所述的控制器为DSP。本实用新型的有益效果主要表现为(I)本实用新型采用DSP控制器有效提高输出调制频率，非线性失真小，响应速度快，增加冲击性负载的驱动能力。[0021](2)本实用新型采用PWM控制技术和电流闭环控制，工作稳定可靠、精度高。(3)本实用新型驱动电路采用光耦隔离，并使用专用驱动芯片IR2213设计，具有响应速度快、驱动功率小等优势。(4)本实用新型采用封锁信号，具有良好的电源过流保护功能。(5)本实用新型采用检测电路对直流侧及并网侧电流电压进行检测，提高了输出电压稳定性。
图I为本实用新型的结构及应用示意图。图2为驱动电路的电路结构示意图。 图3为并网侧电压电流检测电路的电路结构示意图。图4为通信电路的电路结构示意图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本实用新型，
以下结合附图及具体实施方式
对本实用新型的技术方案及其相关原理进行详细说明。如图I所示，一种太阳能逆变器的控制系统，包括控制器以及与控制器相连的并网侧电压电流检测电路、直流侧电压电流检测电路、时钟复位电路、通信电路、显示器、JTAG接口电路和驱动电路。 并网侧电压电流检测电路用于采集太阳能逆变器并网侧的电压信号和电流信号，并将这些信号进行AD转换后提供给控制器。如图3所示，并网侧电压电流检测电路由七个电阻Rl R7、七个电容Cl C7、一个霍尔电流传感器和一个电压放大器INAl 14构成；其中，电阻R4的一端与霍尔电流传感器的第一输出端相连，电阻R4的另一端与电阻R6的一端相连，电阻R5的一端与霍尔电流传感器的第二输出端相连，电阻R5的另一端与电阻R6的另一端相连，电阻R6的调节端与电压放大器INAl 14的7脚相连，电阻R7的一端与电容C4的一端、电容C3的一端、电阻R7的调节端和电阻R3的一端相连并接收太阳能逆变器并网侧的电压信号，电阻R7的另一端与电容C4的另一端、电容C3的另一端和电容C2的一端相连并接地，电阻R3的另一端与电容C2的另一端和INAl 14的6脚相连，INAl 14的8脚与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端与INAl 14的I脚相连，INAl 14的5脚与电容Cl的一端相连，电容Cl的另一端与INA114的4脚、电阻Rl的一端、电容C5的一端、电容C6的一端和电容C7的一端相连并接地，INAl 14的3脚与电阻Rl的另一端、电容C5的另一端和控制器相连，INAl 14的2脚与电容C6的另一端和电容C7的另一端相连。直流侧电压电流检测电路用于采集太阳能逆变器直流侧的电压信号和电流信号，并将这些信号进行相应转换后提供给控制器；本实施方式中，直流侧电压电流检测电路采用型号为TLC2543的模块电路。时钟复位电路用于向控制器提供时钟信号；本实施方式中，时钟复位电路采用型号为MAX811的模块电路。通信电路用于控制器与外部上位机的信息交互，使控制器接收用户的指令信息；如图4所示，通信电路由一电平转换芯片MAX232、两个电阻R13 R14和五个电容C15、C18 C21构成；其中，电平转换芯片MAX232的I脚与电容C15的一端相连，电容C15的另一端与电平转换芯片MAX232的3脚相连，电平转换芯片MAX232的4脚与电容C18的一端相连，电容C18的另一端与电平转换芯片MAX232的5脚相连，电平转换芯片MAX232的16脚与电容C21的一端和电容C19的一端相连并接电源电压，电容C21的另一端与电平转换芯片MAX232的15脚相连并接地，电容C19的另一端与电平转换芯片MAX232的2脚相连，电平转换芯片MAX232的6脚与电容C20的一端相连，电容C20的另一端接地，电平转换芯片MAX232的14脚与电阻R13的一端相连，电阻R13的另一端与外部上位机相连，电平转换芯片MAX232的13脚与电阻R14的一端相连，电阻R14的另一端与外部上位机相连，电平转换芯片MAX232的11脚与控制器相连，电平转换芯片MAX2 32的12脚与控制器相连。控制器用于根据并网侧的电压信号和电流信号、直流侧的电压信号和电流信号、时钟信号以及用户的指令信息，生成PWM信号；本实施方式中，控制器采用型号为TMS320F2407 的 DSP 芯片。驱动电路用于对PWM信号进行功率放大,进而使功率放大后的PWM信号控制太阳能逆变器中的功率开关器件。如图2所示，驱动电路由一稳压二极管D1、四个电阻Rl R4、四个电容Cl C4、一光耦芯片HCPL2531和一驱动芯片IR2113S构成；其中，电阻R3的一端与光耦芯片HCPL2531的I脚相连并接电源电压，电阻R3的另一端与控制器和光耦芯片HCPL2531的2脚相连，电阻R4的一端与光耦芯片HCPL2531的3脚相连并接电源电压，电阻R3的另一端与控制器和光耦芯片HCPL2531的4脚相连，光耦芯片HCPL2531的8脚与电阻R2的一端、稳压二极管Dl的阳极、电容C3的一端、电容C4的一端、驱动芯片IR2113S的I脚和11脚相连并接电源电压，光耦芯片HCPL2531的7脚与电阻R2的另一端和驱动芯片IR2113S的3脚相连，光耦芯片HCPL2531的6脚与电阻Rl的一端和驱动芯片IR2113S的5脚相连，电阻Rl的另一端接电源电压，光耦芯片HCPL2531的5脚与驱动芯片IR2113S的6脚相连，驱动芯片IR2113S的15脚与电容Cl的一端、电容C2的一端和稳压二极管Dl的阴极相连，驱动芯片IR2113S的14脚与电容Cl的另一端和电容C2的另一端相连，驱动芯片IR2113S的10脚与电容C3的另一端和电容C4的另一端相连并接地。采用该优选的技术方案，可使得系统响应速度快、驱动功率小。JTAG接口电路用于对控制器的烧录的软件程序进行升级和调试；本实施方式中，JTAG接口电路采用型号为HEADER 4X2接口模块。显示器用于显示控制器输出的相应信息，本实施方式中，显示器采用型号为HP12232-05液晶显示器。本实施方式控制系统的最主要功能是为逆变器直流输入调制成并网交流输出提供控制信号，需要按要求产生和调节一系列的控制脉冲来控制逆变电路开关管的导通及关断。故本实施例采用DSP实现对并网电压电流，输入直流进行检测，优化由DSP计算产生的逆变电路控制信号，通过逆变信号驱动电路输出至逆变器，并通过通讯电路与上位机交换数据信息，且将相关信息发送到液晶显示器进行显示。
权利要求1.一种太阳能逆变器的控制系统，其特征在于，包括控制器以及与控制器相连的并网侧电压电流检测电路、直流侧电压电流检测电路、时钟复位电路、通信电路和驱动电路。
2.根据权利要求I所述的太阳能逆变器的控制系统，其特征在于所述的驱动电路由ー稳压ニ极管、四个电阻、四个电容、一光耦芯片HCPL2531和ー驱动芯片IR2113S构成；其中，电阻R3的一端与光耦芯片HCPL2531的I脚相连并接电源电压，电阻R3的另一端与控制器和光耦芯片HCPL2531的2脚相连，电阻R4的一端与光耦芯片HCPL2531的3脚相连并接电源电压，电阻R3的另一端与控制器和光耦芯片HCPL2531的4脚相连，光耦芯片HCPL2531的8脚与电阻R2的一端、稳压ニ极管Dl的阳极、电容C3的一端、电容C4的一端、驱动芯片IR2113S的I脚和11脚相连并接电源电压，光耦芯片HCPL2531的7脚与电阻R2的另一端和驱动芯片IR2113S的3脚相连，光耦芯片HCPL2531的6脚与电阻Rl的一端和驱动芯片IR2113S的5脚相连，电阻Rl的另一端接电源电压，光耦芯片HCPL2531的5脚与驱动芯片IR2113S的6脚相连，驱动芯片IR2113S的15脚与电容Cl的一端、电容C2的一端和稳压ニ极管Dl的阴极相连，驱动芯片IR2113S的14脚与电容Cl的另一端和电容C2的另一端相连，驱动芯片IR2113S的10脚与电容C3的另一端和电容C4的另一端相连并接地。
3.根据权利要求I所述的太阳能逆变器的控制系统，其特征在于所述的并网侧电压电流检测电路由七个电阻、七个电容、一个霍尔电流传感器和ー个电压放大器INAl 14构成；其中，电阻R4的一端与霍尔电流传感器的第一输出端相连，电阻R4的另一端与电阻R6的一端相连，电阻R5的一端与霍尔电流传感器的第二输出端相连，电阻R5的另一端与电阻R6的另一端相连，电阻R6的调节端与电压放大器INA114的7脚相连，电阻R7的一端与电容C4的一端、电容C3的一端、电阻R7的调节端和电阻R3的一端相连并接收太阳能逆变器并网侧的电压信号，电阻R7的另一端与电容C4的另一端、电容C3的另一端和电容C2的一端相连并接地，电阻R3的另一端与电容C2的另一端和INAl 14的6脚相连，INAl 14的8脚与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端与INAl 14的I脚相连，INAl 14的5脚与电容Cl的一端相连，电容Cl的另一端与INA114的4脚、电阻Rl的一端、电容C5的一端、电容C6的一端和电容C7的一端相连并接地，INAl 14的3脚与电阻Rl的另一端、电容C5的另一端和控制器相连，INAl 14的2脚与电容C6的另一端和电容C7的另一端相连。
4.根据权利要求I所述的太阳能逆变器的控制系统，其特征在于所述的通信电路由一电平转换芯片MAX232、两个电阻和五个电容构成；其中，电平转换芯片MAX232的I脚与电容C15的一端相连，电容C15的另一端与电平转换芯片MAX232的3脚相连，电平转换芯片MAX232的4脚与电容C18的一端相连，电容C18的另一端与电平转换芯片MAX232的5脚相连，电平转换芯片MAX232的16脚与电容C21的一端和电容C19的一端相连并接电源电压，电容C21的另一端与电平转换芯片MAX232的15脚相连并接地，电容C19的另一端与电平转换芯片MAX232的2脚相连，电平转换芯片MAX232的6脚与电容C20的一端相连，电容C20的另一端接地，电平转换芯片MAX232的14脚与电阻R13的一端相连，电阻R13的另ー端与外部上位机相连，电平转换芯片MAX232的13脚与电阻R14的一端相连，电阻R14的另一端与外部上位机相连，电平转换芯片MAX232的11脚与控制器相连，电平转换芯片MAX232的12脚与控制器相连。
5.根据权利要求I所述的太阳能逆变器的控制系统，其特征在于所述的控制器连接有JTAG接ロ电路。
6.根据权利要求I所述的太阳能逆变器的控制系统，其特征在于所述的控制器连接有显示器。
7.根据权利要求I所述的太阳能逆变器的控制系统，其特征在于所述的控制器为DSP。
专利摘要本实用新型公开了一种太阳能逆变器的控制系统，包括控制器以及与控制器相连的并网侧电压电流检测电路、直流侧电压电流检测电路、时钟复位电路、通信电路和驱动电路。本实用新型采用DSP控制器有效提高输出调制频率，非线性失真小，响应速度快，增加冲击性负载的驱动能力；采用PWM控制技术和电流闭环控制，工作稳定可靠、精度高；驱动电路采用光耦隔离，并使用专用驱动芯片IR2213设计，具有响应速度快、驱动功率小等优势；采用检测电路对直流侧及并网侧电流电压进行检测，提高了输出电压稳定性。
文档编号H02J3/38GK202524100SQ20122019570
公开日2012年11月7日 申请日期2012年5月2日 优先权日2012年5月2日
发明者冯成杰, 姚志斌, 方天戈, 毛一平, 罗亚军, 达选明, 陈志华 申请人:浙江日风电气有限公司