一种基于zeta变换器的光伏逆变器
技术领域
1.本发明涉及光伏逆变器技术领域，特别涉及一种基于zeta变换器的光伏逆变器。
背景技术：2.现有的光伏逆变器存在转换效率偏低、功率密度较低的问题，且由于光伏逆变器需要匹配高频变压器使用，在安装过程中，所需要的安装空间大，降低了光伏逆变器的适用性。
3.现有的光伏逆变器一般包括boost升压电路，但当所需要的输出电压较大时，boost升压电路的输出增益曲线近似为一条竖直直线，无法为后级的逆变电路提供稳定的电压，降低了光伏逆变器工作时的稳定性。
4.可见，现有技术还有待改进和提高。
技术实现要素：5.鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于zeta变换器的光伏逆变器，谐振部为lcl谐振电路，可提高变换器的电压增益，且可大大减少谐波干扰。
6.为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
7.一种基于zeta变换器的光伏逆变器，包括第一滤波单元、zeta变换单元、逆变单元、第二滤波单元以及控制单元，所述第一滤波单元与外部供电单元连接，外部供电单元输入的电能依次经过第一滤波单元、zeta变换单元、逆变单元以及第二滤波单元处理后输出至外部电网，所述控制单元用于收集光伏逆变器的工作信息并控制zeta变换单元和逆变单元的工作；所述zeta变换单元包括场效应管q和谐振部，所述谐振部包括第一电感l1、第二电感l2、第二二极管d2、第三二极管d3以及第二电容c2，所述场效应管q的栅极与控制单元连接，场效应管q的漏极与第一滤波单元连接，场效应管q的源极分别与第一电感l1的一端以及第三二极管d3的正极连接，第一电感l1的另一端分别与第二二极管d2的正极以及第二电容c2的一端连接，第三二极管d3的负极分别与第二电感l2的一端以及第二电容c2的另一端连接，第二二极管d2的负极以及第二电感l2的另一端接地。
8.所述的基于zeta变换器的光伏逆变器中，所述控制单元包括电性连接的第一控制部和第二控制部，所述第一控制部用于收集光伏逆变器的工作信息并控制调整zeta变换单元和逆变单元的工作状态；所述第二控制部用于将第一控制部所收集的光伏逆变器的工作信息传输至外部控制机构。
9.所述的基于zeta变换器的光伏逆变器中，所述第一控制部包括第一控制芯片u1以及分别与第一控制芯片u1电性连接的驱动部和信息反馈部，所述第一控制芯片u1通过所述驱动部分别与所述zeta变换单元以及所述逆变单元连接；所述信息反馈部用于收集光伏逆变器的工作信息。
10.所述的基于zeta变换器的光伏逆变器中，所述驱动部包括第一驱动电路和第二驱动电路，所述第一控制芯片u1通过所述第一驱动电路与所述zeta变换单元连接，所述第一
控制芯片u1通过所述第二驱动电路与所述逆变单元连接。
11.所述的基于zeta变换器的光伏逆变器中，所述信息反馈部包括第一反馈电路、第二反馈电路和第三反馈电路，所述第一反馈电路用于检测zeta变换单元的输出电压，所述第二反馈电路用于检测第一滤波单元的输出电压和输出电流，所述第三反馈电路用于检测第二滤波单元的工作电压和工作电流。
12.所述的基于zeta变换器的光伏逆变器中，所述第一控制部还包括过零检测电路，所述过零检测电路用于检测外部电网的周期时间。
13.所述的基于zeta变换器的光伏逆变器中，所述第二控制部包括第二控制芯片u2和wifi芯片，所述第二控制芯片u2分别与第一控制芯片u1以及wifi芯片连接。
14.所述的基于zeta变换器的光伏逆变器中，所述zeta变换单元还包括第一电容c1、第三电容c3、第四电容c4、第五电容c5、第六电容c6、第三电感l3、第四电感l4、第一电阻r1、第四二极管d4以及第五二极管d5；所述第一电容c1的一端与第一滤波单元连接，第一电容c1的另一端分别与第三电容c3的一端以及第四电容c4的一端连接，第三电容c3的另一端分别与第五二极管d5的负极以及第四电感l4的一端连接，第四电感l4的另一端分别与第五电容c5的一端以及第一电阻r1的一端连接，第四电容c4的另一端分别与第四二极管d4的负极以及第三电感l3的一端连接，第五电容c5的另一端以及第三电感l3的另一端分别与第六电容c6的一端连接，第一电阻r1的另一端、第六电容c6的另一端、第四二极管d4的正极以及第五二极管d5的正极分别接地。
15.所述的基于zeta变换器的光伏逆变器中，所述zeta变换单元还包括第一二极管d1，所述第一二极管d1的正极与场效应管q的源极连接，第一二极管d1的负极分别与第一电感l1的一端、第三电容c3的一端、第三二极管d3的正极以及第四电容c4的一端连接。
16.有益效果：
17.本发明提供了一种基于zeta变换器的光伏逆变器，所述谐振部为lcl谐振电路，在谐振部工作过程中，通过电感和电容并联储能、串联放电，可替换zeta变换器中的储能电感，从而提高zeta变换器的电压增益，且第一电感l1和第二电感l2磁集成，可大大减少电路的谐波干扰，提高光伏逆变器的工作效果以及工作时的稳定性。
附图说明
18.图1为本发明提供的光伏逆变器的结构示意图；
19.图2为本发明提供的zeta变换单元的电路结构图；
20.图3为本发明提供的光伏逆变器的一个实施例的结构示意图。
21.主要元件符号说明：1
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供电单元、11
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太阳能电池板、12
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蓄电池、2
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第一滤波单元、3
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zeta变换单元、4
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逆变单元、5
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第二滤波单元、6
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控制单元、611
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第一控制芯片u1、612
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第一驱动电路、613
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第二驱动电路、614
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第一反馈电路、615
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第二反馈电路、616
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第三反馈电路、617
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过零检测电路、621
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第二控制芯片u2。
具体实施方式
22.本发明提供了一种基于zeta变换器的光伏逆变器，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步详细说明。
23.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“安装”、“连接”等应做广义理解，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.请参阅图1至图3，本发明提供了一种基于zeta变换器的光伏逆变器，包括第一滤波单元2、zeta变换单元3、逆变单元4、第二滤波单元5以及控制单元6，所述第一滤波单元2与外部供电单元1连接，外部供电单元1输入的电能依次经过第一滤波单元2、zeta变换单元3、逆变单元4以及第二滤波单元5处理后输出至外部电网，所述控制单元6用于收集光伏逆变器的工作信息并控制zeta变换单元3和逆变单元4的工作；所述zeta变换单元3包括场效应管q和谐振部，所述谐振部包括第一电感l1、第二电感l2、第二二极管d2、第三二极管d3以及第二电容c2，所述场效应管q的栅极与控制单元6连接，场效应管q的漏极与第一滤波单元2连接，场效应管q的源极分别与第一电感l1的一端以及第三二极管d3的正极连接，第一电感l1的另一端分别与第二二极管d2的正极以及第二电容c2的一端连接，第三二极管d3的负极分别与第二电感l2的一端以及第二电容c2的另一端连接，第二二极管d2的负极以及第二电感l2的另一端接地。
25.本申请公开的基于zeta变换器的光伏逆变器，包括谐振部，所述谐振部为lcl谐振电路，在谐振部工作过程中，通过电感和电容并联储能、串联放电，可替换zeta变换器中的储能电感，从而提高zeta变换器的电压增益，且第一电感l1和第二电感l2磁集成，可大大减少电路的谐波干扰，提高光伏逆变器的工作效果以及工作时的稳定性。
26.在一个实施例中，请参阅图3，所述外部供电单元1包括太阳能电池板11和蓄电池12，所述太阳能电池板11用于将太阳能转化为电能，所述蓄电池12用于存储太阳能电池板11所反馈的电能，并为光伏逆变器提供稳定的工作电压。
27.在一个实施例中，所述第一滤波单元2为现有的emi滤波电路，所述第二滤波单元5为现有的lcl滤波电路，所述逆变单元4为现有的全桥逆变电路；所述第一滤波单元2对蓄电池12输入的电能进行整流滤波，所述第二滤波单元5对逆变单元4输出的电能整流滤波后再输出至外部电网。
28.进一步地，请参阅3，所述控制单元6包括电性连接的第一控制部和第二控制部，所述第一控制部用于收集光伏逆变器的工作信息并控制调整zeta变换单元3和逆变单元4的工作状态；所述第二控制部用于将第一控制部所收集的光伏逆变器的工作信息传输至外部控制机构。
29.进一步地，请参阅图2和图3，所述第一控制部包括第一控制芯片u1611以及分别与第一控制芯片u1电性连接的驱动部和信息反馈部，所述第一控制芯片u1通过所述驱动部分别与所述zeta变换单元3以及所述逆变单元4连接，所述第一控制芯片u1输出pwm信号控制调整zeta变换单元3和逆变单元4的工作状态，所述信息反馈部用于收集光伏逆变器的工作信息；在一个实施例中，所述第一控制芯片u1为型号为dsp28335的dsp芯片。
30.进一步地，请参阅图3，所述驱动部包括第一驱动电路612和第二驱动电路613，所述第一控制芯片u1通过所述第一驱动电路612与所述zeta变换单元3连接，所述第一控制芯片u1通过所述第二驱动电路613与所述逆变单元4连接；所述第一驱动电路612和第二驱动电路613为现有的驱动电路，第一驱动电路612和第二驱动电路613对第一控制芯片u1所输出的pwm信号调制后再输出至zeta变换单元3和逆变单元4。
31.进一步地，请参阅图3，所述信息反馈部包括第一反馈电路614、第二反馈电路615
和第三反馈电路616，所述第一反馈电路614用于检测zeta变换单元3的输出电压，所述第二反馈电路615用于检测第一滤波单元2的输出电压和输出电流，所述第三反馈电路616用于检测第二滤波单元5的工作电压和工作电流；所述第一反馈电路614包括现有的电压检测电路和电流检测电路，所述第二反馈电路615包括现有的电压检测电路和电流检测电路，所述第三反馈电路616包括现有的电压检测电路和电流检测电路。
32.进一步地，请参阅图3，所述第一控制部还包括过零检测电路617，所述过零检测电路617用于检测外部电网的周期时间并将所检测的数据反馈至第一控制芯片u1。
33.进一步地，请参阅图3，所述第二控制部包括第二控制芯片u2621和wifi芯片，所述第二控制芯片u2分别与第一控制芯片u1以及wifi芯片连接；所述第二控制芯片u2通过wifi芯片与外部控制机构实现无线通讯，所述外部控制机构可以是上位机；所述第二控制芯片u2还可通过rs485通讯方式或i/o口与外部设备连接，所述外部设备可以为led灯、操作按键或蜂鸣器等，以实现光伏逆变器的功能拓展，提高光伏逆变器的适用度和使用灵活度；在一个实施例中，所述第二控制芯片u2为型号为stm32f103zet6的单片机。
34.进一步地，请参阅图2和图3，所述zeta变换单元3还包括第一电容c1、第三电容c3、第四电容c4、第五电容c5、第六电容c6、第三电感l3、第四电感l4、第一电阻r1、第四二极管d4以及第五二极管d5；所述第一电容c1的一端与第一滤波单元2连接，第一电容c1的另一端分别与第三电容c3的一端以及第四电容c4的一端连接，第三电容c3的另一端分别与第五二极管d5的负极以及第四电感l4的一端连接，第四电感l4的另一端分别与第五电容c5的一端以及第一电阻r1的一端连接，第四电容c4的另一端分别与第四二极管d4的负极以及第三电感l3的一端连接，第五电容c5的另一端以及第三电感l3的另一端分别与第六电容c6的一端连接，第一电阻r1的另一端、第六电容c6的另一端、第四二极管d4的正极以及第五二极管d5的正极分别接地；所述zeta变换单元3由双zeta变换电路组成，可有效增大光伏逆变器的电压增益。
35.进一步地，请参阅图2和图3，所述zeta变换单元3还包括第一二极管d1，所述第一二极管d1的正极与场效应管q的源极连接，第一二极管d1的负极分别与第一电感l1的一端、第三电容c3的一端、第三二极管d3的正极以及第四电容c4的一端连接；设置第一二极管d1，可提高zeta变换单元3工作时的稳定性。
36.综上所述，本申请公开的基于zeta变换器的光伏逆变器包括zeta变换单元3，所述zeta变换单元3由双zeta变换电路、lcl谐振电路以及lc谐振电路组成，充分利用了zeta变换电路电流连续这一优良特性，增大了光伏逆变器的电压增益，大大减少了光伏逆变器工作时所受到的谐波干扰，提高了光伏逆变器的工作效果以及工作时的稳定性。
37.可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。