一种数字光伏逆变器及其采样系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种数字光伏逆变器及其采样系统，涉及逆变器技术领域。采用了STM32F051C作为单片机控制器的方法，解决了目前逆变器的芯片使用DPS处理器价格昂贵成本较高的技术问题；采用了通过使用驱动芯片来控制DC?AC逆变器的方法，达到了保证逆变器工作的稳定性的技术效果；采用了通过电压和电流采样电路对电网的实时监测跟踪，达到了提高太阳能并网发电系统的稳定运行的技术效果。
【专利说明】
一种数字光伏逆变器及其采样系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及逆变器技术领域，尤其涉及一种数字光伏逆变器及其采样系统。
【背景技术】
[0002]随着社会生产的日益发展，对能源的需求量在不断增长，全球范围内的能源危机也日益突出，地球中的化石能源是有限的，总有一天会被消耗尽，随着化石能源的减少，其价格也会提高，这将会严重制约生产的发展和人民生活水平的提高；可再生能源是满足世界能源需求的一种重要资源，特别是对于我们这个人口大国来讲更加重要，太阳能资源在我国非常丰富，其应用具有很好的前景;太阳能并网发电系统的核心技术是并网逆变器，直接影响到发电系统的经济性和可靠性，目前的逆变器的控制芯片通常采用DSP处理器，DSP处理器性能虽优，但是价格昂贵，大大增加了逆变器的成本，同时如果不能对并网发电系统进行实时监测和跟踪，就不能保证太阳能并网发电系统的稳定运行。
【发明内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供一种成本低、工作稳定、能够提高太阳能并网发电系统运行稳定性的数字光伏逆变器及其采样系统。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是:
[0005]—种数字光伏逆变器及其采样系统，包括太阳能电池阵列、DC-DC升压变换器、DC-AC逆变器、DC-AC驱动电路、电网、单片机控制器、并网电流采样电路、并网电压采样电路;太阳能电池阵列连接到DC-DC升压变换器的一侧，DC-DC升压变换器的另一侧连接DC-AC逆变器;DC-AC逆变器的另一侧连接有电网；单片机控制器的PA8和TO15引脚发送PffM信号来驱动DC-DC升压变换器;单片机控制器的PA9和PAlO引脚发送SPmi信号给DC-AC驱动电路，DC-AC驱动电路连接到DC-AC逆变器;单片机控制器的PA3引脚连接到并网电流采样电路的输出端，用来接收并网电流采样电路从电网收集到的电流采样信号;单片机控制器的PA7引脚链接到并网电压采样电路的输出端，用来接收并网电压采样电路从电网收集到的电压采样信号。
[0006]进一步优化本技术方案，所述的单片机控制器为STM32F051C单片机，并网电流采样电路是使用HNC100LA型号的电流霍尔传感器与LM311运放芯片搭建的电路，并网电压采样电路是使用CHV-50P型号的电压霍尔传感器与LM311运放芯片搭建的电路，DC-AC逆变器使用了20N60C3型号的MOS管组成的电压型全桥逆变电路。
[0007]进一步优化本技术方案，所述的DC-AC驱动电路包括了两个IR2110芯片ICl和IC2;滤波电容(:11、(:12、(:14、(:19、021、024、023、026;限流电阻1?18、1?21、1?22、1?23、1?24、1?25、1?26、尺27;续流二极管09、010、011、012、013、014、015、016;(:11与(:12并联后连接到1(:1和比2的VDD引脚作为电源滤波电容;DlO与R21并联后，将DlO的阳极连接在ICl的HIN和IC2的LIN引脚，并且通过C18接地;D12与R24并联后，将D12的阳极连接在ICl的LIN和IC2的HIN引脚，并且通过C24接地;C19与C26的正极分别连接在ICl和IC2的VCC引脚，负极接地;Dll与R22并联后，将Dll的阴极连接在ICl的HO引脚;D13与R23并联后，将D13的阴极连接在ICl的LO引脚；D15与R26并联后，将D15的阴极连接在IC2的HO引脚;D16与R27并联后，将D16的阴极连接在IC2的LO引脚;D9的阴极连接有R18和C14，R18另一侧连接ICl的VB引脚，C14另一侧连接ICl的VS引脚;D14的阴极连接有R25和C23，R25另一侧连接IC2的VB引脚，C23另一侧连接IC2的VS引脚。
[0008]进一步优化本技术方案，所述的DC-AC逆变器中MOS管的栅极是通过DC-AC驱动电路中ICl和IC2的HIN和LIN引脚发送信号驱动的。
[0009]与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:1、使用STM32F051C单片机作为单片机控制器，足够实现太阳能并网控制的目的，相对于其他控制器而言，有着管脚少、性价比高、功耗低、响应快以及运算精度高的优势;2、采用20N60C3型号的MOS管组成的电压型全桥逆变电路可以保证运行过程中MOS管存在很好的续流，可以更好的抑制谐波的干扰，降低不必要的损耗;3、DC-AC驱动电路选用芯片IR2110组成的电路，此芯片是IR公司生产的，专用于桥式电路中，是一种集成芯片;它拥有的电平之间的转换精度和密度比较高的优点，更加有利于对电路的控制;4、通过使用采样电路进行检测，实现对参数的跟踪，有利于单片机控制器的控制和太阳能并网发电系统的稳定运行。
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型系统运行流程图；
[0011]图2是系统结构框图；
[0012]图3是DC-AC逆变器电路示意图；
[0013]图4是DC-AC驱动电路不意图；
[0014]图5是单片机控制器电路示意图；
[0015]图6是并网电流米样电路不意图；
[0016]图7是并网电压采样电路示意图。
[0017]图中，1、太阳能电池阵列；2、DC-DC升压变换器;3、DC-AC逆变器;4、DC-AC驱动电路;5、电网;6、单片机控制器;7、并网电流采样电路;8、并网电压采样电路。
【具体实施方式】
[0018]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合【具体实施方式】并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
[0019]【具体实施方式】一:如图1-7所示，包括太阳能电池阵列1、DC-DC升压变换器2、DC-AC逆变器3、DC-AC驱动电路4、电网5、单片机控制器6、并网电流采样电路7、并网电压采样电路8;太阳能电池阵列I连接到DC-DC升压变换器2的一侧，DC-DC升压变换器2的另一侧连接DC-AC逆变器3; DC-AC逆变器3的另一侧连接有电网5;单片机控制器6的PA8和PBl 5引脚发送PWM信号来驱动DC-DC升压变换器2;单片机控制器6的PA9和PAlO引脚发送SPmi信号给DC-AC驱动电路4，DC-AC驱动电路4连接到DC-AC逆变器3 ；单片机控制器6的PA3引脚连接到并网电流采样电路7的输出端，用来接收并网电流采样电路7从电网5收集到的电流采样信号;单片机控制器6的PA7引脚链接到并网电压采样电路8的输出端，用来接收并网电压采样电路8从电网5收集到的电压采样信号;单片机控制器6为STM32F051C单片机，并网电流采样电路7是使用HNC100LA型号的电流霍尔传感器与LM311运放芯片搭建的电路，并网电压采样电路8是使用CHV-50P型号的电压霍尔传感器与LM311运放芯片搭建的电路，DC-AC逆变器3使用了20N60C3型号的MOS管组成的电压型全桥逆变电路;DC-AC驱动电路4包括了两个IR2110芯片1(:1和比2;滤波电容(:11、(:12、(:14、(:19、021、024、023、026;限流电阻1?18、1?21、1?22、1?23、1?24、尺25、1?26、1?27;续流二极管09、010、011、012、013、014、015、016;(:11与(:12并联后连接到1(:1和IC2的VDD引脚作为电源滤波电容;DlO与R21并联后，将DlO的阳极连接在ICl的HIN和IC2的LIN引脚，并且通过C18接地;D12与R24并联后，将D12的阳极连接在ICl的LIN和IC2的HIN引脚，并且通过C24接地;C19与C26的正极分别连接在ICI和IC2的VCC引脚，负极接地;D11与R22并联后，将D11的阴极连接在I Cl的HO引脚;D13与R23并联后，将D13的阴极连接在ICI的LO引脚;D15与R26并联后，将D15的阴极连接在IC2的HO引脚;D16与R27并联后，将D16的阴极连接在IC2的LO引脚;D9的阴极连接有R18和C14，R18另一侧连接ICl的VB引脚，C14另一侧连接ICl的VS引脚;D14的阴极连接有R25和C23，R25另一侧连接IC2的VB引脚，C23另一侧连接IC2的VS引脚;DC-AC逆变器3中MOS管的栅极是通过DC-AC驱动电路4中ICl和IC2的HIN和LIN引脚发送信号驱动的。
[0020]图3与图4为DC-AC逆变器3电路示意图和DC-AC驱动电路4示意图，DC-AC驱动电路4使用了IR2110驱动芯片，此芯片是IR公司生产的，专用于桥式电路中，是一种集成芯片；它拥有的电平之间的转换精度和密度比较高的优点，通过IR2110驱动芯片的HO和LO引脚来驱动DC-AC逆变器3中的MOS管的栅极，更加有利于对电路的控制。
[0021]图5为单片机控制器6电路示意图，单片机控制器6的PA8和TO15引脚产生的HVM用来控制DC-DC升压变换器2中的开关管;单片机控制器6的PA9和PAlO引脚产生的SPffM用来控制DC-AC驱动电路4 ；单片机控制器6中的PA3和PA7引脚接受采集到DC-AC逆变器3输出的电压和电流、电网电压等信号。
[0022]图6与图7为并网电流采样电路7示意图和并网电压采样电路8示意图，为了提高逆变输出电压的稳定性，需要对DC-AC逆变器3输出的电压电流进行采样，采样的信号作为反馈与设定的比较，其误差经过调整和处理，送入单片机控制器6的PA3和PA7引脚进行数据处理。
[0023]本方案通过使用STM32F051C单片机作为控制器，选用芯片IR2110组成的驱动电路，使得对DC-AC逆变器3有更精确的控制，通过采样电路进行的实时检测，实现对参数的跟踪，有利于单片机控制器6的控制和太阳能并网发电系统的稳定运行。
[0024]应当理解的是，本实用新型的上述【具体实施方式】仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
【主权项】
1.一种数字光伏逆变器及其采样系统，其特征在于:包括太阳能电池阵列(I)、DC-DC升压变换器(2)、0(:^(:逆变器(3)、0(:4(:驱动电路(4)、电网(5)、单片机控制器(6)、并网电流采样电路(7)、并网电压采样电路(8);太阳能电池阵列(I)连接到DC-DC升压变换器(2)的一侧，DC-DC升压变换器(2)的另一侧连接DC-AC逆变器(3); DC-AC逆变器(3)的另一侧连接有电网(5);单片机控制器(6)的PA8和TO15引脚发送HVM信号来驱动DC-DC升压变换器(2);单片机控制器(6)的PA9和PA 1引脚发送SPffM信号给DC-AC驱动电路(4)，DC-AC驱动电路(4)连接到DC-AC逆变器(3);单片机控制器(6)的PA3引脚连接到并网电流采样电路(7)的输出端，用来接收并网电流采样电路(7)从电网(5)收集到的电流采样信号;单片机控制器(6)的PA7引脚链接到并网电压采样电路(8)的输出端，用来接收并网电压采样电路(8)从电网(5)收集到的电压采样信号。2.根据权利要求1所述的一种数字光伏逆变器及其采样系统，其特征在于:单片机控制器(6)为STM32F051C单片机，并网电流采样电路(7)是使用HNC100LA型号的电流霍尔传感器与LM311运放芯片搭建的电路，并网电压采样电路(8)是使用CHV-50P型号的电压霍尔传感器与LM311运放芯片搭建的电路，DC-AC逆变器(3)使用了20N60C3型号的MOS管组成的电压型全桥逆变电路。3.根据权利要求1所述的一种数字光伏逆变器及其采样系统，其特征在于:DC-AC驱动电路(4)包括了两个11?2110芯片1(:1和102;滤波电容(:11、(:12、(:14、(:19、021、024、023、026;限流电阻町8、!?21、1?22、1?23、1?24、1?25、1?26、1?27;续流二极管09、010、011、012、013、014、015、016;(:11与(:12并联后连接到1(:1和102的￥00引脚作为电源滤波电容;010与1?21并联后，将DlO的阳极连接在ICl的HIN和IC2的LIN引脚，并且通过C18接地;D12与R24并联后，将D12的阳极连接在ICl的LIN和IC2的HIN引脚，并且通过C24接地;C19与C26的正极分别连接在ICl和IC2的VCC引脚，负极接地;Dll与R22并联后，将Dll的阴极连接在ICl的HO引脚;D13与R23并联后，将D13的阴极连接在ICI的LO引脚;D15与R26并联后，将D15的阴极连接在IC2的HO引脚;D16与R27并联后，将D16的阴极连接在IC2的LO引脚;D9的阴极连接有R18和C14，R18另一侧连接ICl的VB引脚，C14另一侧连接ICl的VS引脚;D14的阴极连接有R25和C23，R25另一侧连接IC2的VB引脚，C23另一侧连接IC2的VS引脚。4.根据权利要求3所述的一种数字光伏逆变器及其采样系统，其特征在于:DC-AC逆变器⑶中MOS管的栅极是通过DC-AC驱动电路⑷中ICl和IC2的HIN和LIN引脚发送信号驱动的。
【文档编号】H02M7/537GK205544994SQ201620144942
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月26日
【发明人】韩娟, 亓凤娟, 张燕, 孙玮, 谷有秀, 吴萌萌, 菅元春, 刘晓敏, 孙晓斐, 胥晓霞, 谢方信
【申请人】国网山东省电力公司莱芜供电公司