一种新能源逆变器控制装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种新能源逆变器控制装置。包括控制模块，所述控制模块连接至人机交互模块、DC/AC主功率电路的第一控制端和电能采样电路的输出端，该控制模块还经一驱动电路连接至所述DC/AC主功率电路的第二控制端；DC/AC主功率电路的输入端连接至太阳能或风能输出端，所述DC/AC主功率电路的输出端连接至市电；所述电能采样电路包括电压采样电路、电流采样电路和电能计量芯片，所述电能计量芯片用于获取所述DC/AC主功率电路的输出功率值，并将该输出功率值反馈至所述控制模块。本实用新型电路结构简单，易于实现，对硬件保护电路精度要求低，可以忽略自损耗等对开关机控制的影响，且能够有效提高发电电量及发电效率。
【专利说明】一种新能源逆变器控制装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种新能源逆变器控制装置，能有效地保证光伏电站在低功率下的高效、安全发电。
【背景技术】
[0002]随着太阳能和风能并网技术的日益成熟，发电装置的转换效率成为发电系统性能的一个重要指标。为了最大效率的利用太阳能并网发电，逆变器采用MPPT技术来跟踪最大功率。但在低功率状态下，为了防止功率反灌，经常在光能还有电可发的状态下将逆变器关机，造成了资源的浪费。
[0003]目前新能源逆变器通常包含电压采样电路、电流采样电路、DSP处理器、电能计量芯片，其中，电能计量芯片用于对发电量等信息进行采集，采集信息用于存储与显示。采用电压采样电路、电流采样电路的信号反馈进而进行最大功率跟踪(MPPT)，在低功率下，采样精度、无功功率等对逆变器控制环影响较大，MPPT跟踪不够精确。若要MPPT高效跟踪，功率计算必须精确，算法较为复杂，对控制单元的DSP处理器计算处理能力要求更高，务必增加DSP处理器成本。
[0004]若采用电能计量芯片反馈的信号进而进行最大功率跟踪(MPPT)，电能计量芯片的读取一般有读取速度限制。存在此类问题，当光能充足时，若用电能计量芯片读取值进行MPPT跟踪，MPPT跟踪速率缓慢，电能的利用率低。
[0005]另，现有新能逆变器的脱网控制一般有两种方案:利用采样电流的大小、利用直流电压的大小。在低功率状态下，电网中含有的无功电流比例较大，加上自损耗等问题，通过DSP处理器对电流采样电路的采样结果进行逆变器脱网的电流阀值不易确定。若取值太大，会减小发电量；若取值太小，则易导致功率反灌，加剧自身损耗，发电量减少，甚至造成母线电压不降低而不脱网的现象。利用直流电压来判断逆变器启停与否适用于高功率逆变器，因为这个算法一般会造成较大的最低功率值，不适宜功率等级较低的逆变器。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供一种电路结构简单、易于实现、对硬件保护电路精度要求低且低功耗的新能源逆变器装置。
[0007]为实现上述目的，本实用新型的技术方案是:一种新能源逆变器控制装置，包括控制模块，所述控制模块连接至DC/AC主功率电路的第一控制端和电能采样电路的输出端，该控制模块还经一驱动电路连接至所述DC/AC主功率电路的第二控制端；所述DC/AC主功率电路的输入端连接至太阳能或风能输出端，所述DC/AC主功率电路的输出端连接至市电；所述电能采样电路包括电压采样电路、电流采样电路和电能计量芯片，所述电压采样电路和电流采样电路的输入端均连接至所述DC/AC主功率电路的输出端，所述电压采样电路和电流采样电路的输出端均连接至电能计量芯片的输入端和控制模块的输入端；所述电能计量芯片用于获取所述DC/AC主功率电路的输出功率值，并将该输出功率值反馈至所述控制模块，用于控制新能源逆变器的并网运行与否以及低功率下的并网运行。
[0008]在本实用新型实施例中，所述驱动电路为PWM驱动电路，该驱动电路用于驱动所述DC/AC主功率电路的功率开关管。
[0009]在本实用新型实施例中，还包括一人机交互模块，该人机交互模块连接至所述控制模块，所述人机交互模块为触摸屏、LED显示屏或LCD显示屏。
[0010]在本实用新型实施例中，所述电能计量芯片用于获取所述DC/AC主功率电路的输出功率值，并用于人机交互模块显示及控制新能源逆变器在低功率下的运行。
[0011]在本实用新型实施例中，所述的新能源逆变器为风能逆变器或太阳能逆变器。
[0012]相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果:本领域技术人员结合本实用新型硬件及现有软件均可实现以下有益功能:
[0013]1、本实用新型的带低功率控制的新能源逆变器中低功率下，系统对跟踪速率要求降低，此时可利用电能计量芯片来控制机器的运行，电能计量芯片可以精确读取有功功率，不再依靠处理器对功率计算算法的依赖，也减轻了对处理器运算能力要求，无须提高DSP处理器性能就可以实现新能源逆变器在低功率下的高效MPPT跟踪；
[0014]2、在高功率时，采用传统的MPPT控制，在低功率时，采用电能计量芯片反馈进行MPPT控制，提高发电电量，有效提高发电效率；
[0015]3、电能计量芯片可正确读取有功功率，与此判断逆变器的脱网与否，降低控制环路等对低功率开关机控制的影响，性能可靠，简单有效，对硬件保护电路精度要求降低，易实现，可以忽略自损耗等对开关机控制的影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型新能源逆变器装置的电路框图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行具体说明。
[0018]本实用新型的
[0019]一种新能源逆变器控制装置，包括控制模块，所述控制模块连接至DC/AC主功率电路的第一控制端和电能采样电路的输出端，该控制模块还经一驱动电路连接至所述DC/AC主功率电路的第二控制端；所述DC/AC主功率电路的输入端连接至太阳能或风能输出端，所述DC/AC主功率电路的输出端连接至市电；所述电能采样电路包括电压采样电路、电流采样电路和电能计量芯片，所述电压采样电路和电流采样电路的输入端均连接至所述DC/AC主功率电路的输出端，所述电压采样电路和电流采样电路的输出端均连接至电能计量芯片的输入端和控制模块的输入端；所述电能计量芯片用于获取所述DC/AC主功率电路的输出功率值，并将该输出功率值反馈至所述控制模块，用于控制新能源逆变器的并网运行与否以及低功率下的并网运行。
[0020]所述驱动电路为PWM驱动电路，该驱动电路用于驱动所述DC/AC主功率电路的功率开关管。
[0021]还包括一人机交互模块，该人机交互模块连接至所述控制模块，所述人机交互模块为触摸屏、LED显示屏或IXD显示屏。
[0022]所述电能计量芯片用于获取所述DC/AC主功率电路的输出功率值，并用于人机交互模块显示及控制新能源逆变器在低功率下的运行。
[0023]所述的新能源逆变器为风能逆变器或太阳能逆变器。
[0024]为让本领域技术人员更了解本实用新型技术方案，以下结合现有软件讲述本实用新型，需特别说明的是，本实用新型保护的只是电路连接结构，涉及软件的描述不是本实用新型的保护内容，以下具体进行讲述，
[0025]如图1所示，本实用新型的新能源逆变器装置包括人机交互模块(本实施例优选触摸屏，也可以是IXD/LED显示屏)、控制模块(本实例中采用MCU/DSP)、驱动电路、DC/AC主功率电路、电能采样电路，电能采样电路包括电压采样电路、电流采样电路、电能计量芯片。
[0026]各模块工作原理如下:
[0027]人机交互模块在本实施案例中，用于显示DC/AC主功率电路的实际功率值，设定最低功率值。
[0028]控制模块，当DC/AC主功率电路输出电流值> Iref，根据电压采样电路采样值、电流采样电路采样值计算功率值，产生PWM信号控制PWM驱动电路；当DC/AC主功率电路输出电流值< Iref，根据电能计量芯片输出功率值进行PWM控制，当功率低于设定的最低功率值时，发送开关机信号至DC/AC主功率电路。值得一提的是，该模式只是一种应用形式，一般技术人员利用本实用新型的硬件结构特征，利用现有的软件还能实现其他模式，这里就不进行进一步说明。
[0029]控制模块从电能计量芯片中读取相应寄存器，再经过内部系数转换成实际功率值；
[0030]驱动电路，用于驱动DC/AC主功率电路的功率开关管；
[0031]DC/AC主功率电路，将风能或太阳能转换成单相/三相交流输出；
[0032]电压采样电路，将DC/AC主功率电路输出的单相或三相交流电压进行采样并转换成电压信号分别输出至微处理器和电能计量芯片；
[0033]电流采样电路，将DC/AC主功率电路输出的单相或三相交流电流进行采样并转换成电压信号分别输出至微处理器和电能计量芯片；
[0034]电能计量芯片，用于计算DC/AC主功率电路的输出功率值。
[0035]电能计量芯片可准确计算有功功率。电能采样电路将实际三相电网电压和电网电流经过传感器、滤波、比例电路后，即经过电压/电流采样电路，转换成满足电能计量芯片要求的电压信号。控制模块可直接从电能计量芯片中读取有功功率值，再经过内部系数转换，触摸屏上显示。
[0036]控制模块通过采集电流，电压信号等模拟信号，计算功率，进行MPPT跟踪，保证跟踪效率和精度。而在低功率状态下，功率由电能计量芯片读取，以保证MPPT跟踪精度。
[0037]MPPT扰动根据功率前后两次的大小来判断直流电压的给定值。
[0038]不同功率等级的逆变器对低功率的界定值不同。可通过触摸屏设置低功率值。当采样电流小于设定值，控制模块判断逆变器进入低功率状态。此时的功率计算值由电能计量芯片读取。
[0039]采样电流小于给定值，且电能计量芯片采样值小于触摸屏设定值时，控制模块判断逆变器进入停机状态，控制模块发出关机信号，等待下一次的并网。
[0040]一般情况下，将控制模块的停机有功功率设置成+OkW，此时功率正处于临界状态。逆变器不会反灌，但自身发电约等于自耗电。也可以根据实际需要通过触摸屏设置停机有功功率。触摸屏将此参数通过通信发送到控制模块。控制模块根据设定值及采样回来的功率来发出相应的信号，对逆变器进行相应操作。
[0041]以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种新能源逆变器控制装置，其特征在于:包括控制模块，所述控制模块连接至DC/AC主功率电路的第一控制端和电能采样电路的输出端，该控制模块还经一驱动电路连接至所述DC/AC主功率电路的第二控制端；所述DC/AC主功率电路的输入端连接至太阳能或风能输出端，所述DC/AC主功率电路的输出端连接至市电；所述电能采样电路包括电压采样电路、电流采样电路和电能计量芯片，所述电压采样电路和电流采样电路的输入端均连接至所述DC/AC主功率电路的输出端，所述电压采样电路和电流采样电路的输出端均连接至电能计量芯片的输入端和控制模块的输入端；所述电能计量芯片用于获取所述DC/AC主功率电路的输出功率值，并将该输出功率值反馈至所述控制模块，用于控制新能源逆变器的并网运行与否以及低功率下的并网运行。
2.根据权利要求1所述的一种新能源逆变器控制装置，其特征在于:所述驱动电路为PWM驱动电路，该驱动电路用于驱动所述DC/AC主功率电路的功率开关管。
3.根据权利要求1所述的一种新能源逆变器控制装置，其特征在于:还包括一人机交互模块，该人机交互模块连接至所述控制模块，所述人机交互模块为触摸屏、LED显示屏或IXD显示屏。
4.根据权利要求3所述的一种新能源逆变器控制装置，其特征在于:所述电能计量芯片用于获取所述DC/AC主功率电路的输出功率值，并用于人机交互模块显示及控制新能源逆变器在低功率下的运行。
5.根据权利要求1所述的一种新能源逆变器控制装置，其特征在于:所述的新能源逆变器为风能逆变器或太阳能逆变器。
【文档编号】H02M7/48GK203933049SQ201420394177
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月17日 优先权日:2014年7月17日
【发明者】张惠珍, 张少育, 赖熙庭, 王武 申请人:厦门科华恒盛股份有限公司