一种可在光照不良条件下高效率工作的太阳能逆变器制造技术

一种可在光照不良条件下高效率工作的太阳能逆变器，包括由推挽变换器和反激变换器组成的混合DCDC升压变换器、全桥逆变器、低通滤波器、并网条件检测装置、隔离电路，以及微控制器与门极驱动电路。本发明专利技术可通过调节混合DCDC升压变换器拓扑结构，在光照条件不良情况下正常工作；对更宽输入电压范围可实现MPPT功能，系统效率得到了有效提高；有更小的开关损耗，升压变换器效率得到了提高。

A Solar Inverter with High Efficiency under Poor Illumination

【技术实现步骤摘要】
一种可在光照不良条件下高效率工作的太阳能逆变器
本专利技术涉及太阳能发电领域，特别是一种可以在光照不良条件下工作，具有混合DCDC升压变换器的高效率太阳能逆变器。
技术介绍
随着全球能源危机与环境污染问题的日益严重，太阳能以其取之不尽用之不竭、清洁无污染等优点得到了极大的关注与发展。在太阳能电池板受到光照强度过大或不足时，目前的逆变器无法高效甚至不能完成升压逆变功能，逆变器中的升压电路部分工作在较低效率，一部分较微弱的太阳光照能量无法得到有效利用。《一种宽直流输入和高压交流输出光伏逆变器的拓扑结构》（申请号201410486896）公开的是一种光伏逆变器的拓扑结构，能够实现大功率光伏逆变器的宽范围直流输入，提高了整套光伏系统的发电效率；《一种倾角可自动调节的一体化太阳能路灯》（申请号201710671764）公开的是一种一体化太阳能路灯，可以使一体化灯的顶部始终面朝太阳，接收到更多太阳能辐射能量。上述文献公开的太阳能逆变器均是工作在光照条件良好的情况下，但在光照条件不良时逆变器工作效率低甚至无法工作。《一种可以实现分布式MPPT的集中式光伏发电系统》（申请号201710271329）公开的是可以实现分布式MPPT的集中式光伏发电系统，能够使光伏阵列实现功率最大化，解决了通信失配问题，但由于系统在光照条件不良时无法正常工作，实现MPPT功能范围小，降低了系统效率。可见，国内目前现有太阳能逆变器存在以下不足：①光照不足时逆变器无法工作。逆变器中升压变换器拓扑一般固定，只能针对较高输入电压进行升压，对低输入电压无法达到有效的升压以供后级逆变器工作，对光照能量无法得到最大化利用。②实现MPPT功能仅在较小输入电压范围内。现有太阳能逆变器在光照强度不足时，太阳能电池板输出电压小，逆变器无法正常工作，升压变换器仅对较小范围内输入电压实现MPPT功能。③太阳能逆变器中升压变换器功耗大。现有的升压变换器中变压器匝比较小时，无法升压到逆变器所需电压等级；而变压器匝比较大时，开关器件占空比处于较低状态，以保证输出给逆变器电压等级不会过高。开关管工作在较低占空比时，开关电流峰值较高，此时功耗大。
技术实现思路
为了克服现有太阳能逆变器的不足，本专利技术的目的在于提供一种可在光照不良条件下高效率工作的太阳能逆变器。能够在光照强度不足时，仍可实现升压逆变功能，即对更宽范围的输入电压实现MPPT功能，高效率的完成升压逆变功能。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：可在光照不良条件下高效率工作的太阳能逆变器，包括：由推挽变换器和反激变换器组成的混合DCDC升压变换器、全桥逆变器、低通滤波器、并网条件检测装置、隔离电路，以及微控制器与门极驱动电路。所述的混合DCDC升压变换器是由传统的推挽变换器加上反激变换器组成，混合DCDC升压变换器输出的是上述两种变换器电压输出的总和。利用这种新型混合DCDC升压变换器，光照条件良好时，推挽变换器可以使用低匝比的变压器工作在高占空比模式下来减小功率损耗；光照条件不良时，太阳能电池板输出电压降低，推挽变换器单独工作无法升压到全桥逆变器所需电压等级，反激变换器开始工作以确保逆变器有足够高的输入电压。所述的全桥逆变器接收混合DCDC升压变换器的输出电压，将其逆变输出为交流电，经过低通滤波器输出到电网，并接收并网条件检测装置反馈输出的电网电压信号，使逆变器输出电压幅值相位与电网电压一致。所述的低通滤波器对全桥逆变器输出的交流电压进行滤波，以便并网连接。所述的并网条件检测装置可以检测直流电源侧电压波形和电网侧电压波形。工作在直流电源侧的并网条件检测装置，将直流电源信号检测反馈，经隔离电路输出到微控制器。工作在电网侧的并网条件检测装置，检测电网交流电压波形的幅值相位等信息，一部分反馈给全桥逆变电路，使其调整输出电压幅值与电网电压幅值相位一致；另一部分输出给隔离电路，经过隔离电路输出到微控制器，以便实现闭环控制。所述的隔离电路是将主电路与控制电路相隔离，同时将直流电源信号与并网条件检测装置信号传输到数字微控制器中。所述的微控制器是整个逆变器的控制核心，根据输入直流电源及输出电压波形情况，由其控制混合DCDC升压变换器，设定其工作在推挽变换器单独工作模式或者推挽变换器与反激变换器组合工作模式。根据反馈得到直流电源波形与逆变器输出电压波形，调节输出到门极驱动电路的PWM信号占空比，调整混合DCDC升压变换器输出的电压幅值，并对太阳能电池板发出的电压实现MPPT功能。所述的门极驱动电路，根据微控制器输出的PWM控制信号，驱动混合DCDC升压变换器的开关管，实现高频通断控制。由于采用以上技术方案，本专利技术相比现有技术具有以下有益效果：1.本专利技术的可在光照不良条件下高效率工作的太阳能逆变器具有在光照条件不良时仍可正常工作功能，可针对不同光照条件自动切换逆变器工作模式，扩大逆变器的工作范围，照射在太阳能电池板上的能量得到更有效的利用。2.本专利技术的可在光照不良条件下高效率工作的太阳能逆变器具有对更宽输入电压范围的MPPT功能，灵活的升压逆变拓扑结构可以对太阳能电池板输出的低电压进行有效的升压逆变功能，拓宽可以实现MPPT功能的输入电压范围。3.本专利技术的可在光照不良条件下高效率工作的太阳能逆变器具有更小的功耗，由于采取了灵活的升压拓扑结构，升压变换器中的开关管可以一直工作在较高占空比模式，减小升压变换器的功耗，效率得到有效的提高。（四）附图说明图1为可在光照不良条件下高效率工作的太阳能逆变器的设计功能方框图；图2为可在光照不良条件下高效率工作的太阳能逆变器的混合变换器连接拓扑。（五）具体实施方式为更好地了解本专利技术的技术方案，以下结合附图对本专利技术的工作原理和实施方式作进一步描述。如图1所示为可在光照不良条件下高效率工作的太阳能逆变器的设计功能方框图，本专利技术的太阳能逆变器主要由混合DCDC升压变换器、全桥逆变器、低通滤波器、并网条件检测装置、隔离电路、微控制器和门极驱动电路七大环节构成。其中，太阳能电池板接受光照输出的直流电经混合DCDC升压变换器后，连接全桥逆变器，经低通滤波器滤波后输出给电网；并网条件检测装置检测直流电源侧电压波形与电网侧电压波形，经隔离电路隔离后输送给微控制器；门极驱动电路接收微控制器输出的PWM信号，驱动混合DCDC变换器。如图2所示为可在光照不良条件下高效率工作的太阳能逆变器的混合变换器连接拓扑。微控制器作为控制核心，综合协调逆变器运行，能够根据光照情况和电网侧电压波形随时调整混合DCDC升压变换器的工作拓扑结构以及开关器件的占空比，以达到对光照能量的有效利用并减少占空比过低带来的功耗。混合DCDC升压变换器将推挽变换器和反激变换器连接在一起进行升压变换，推挽变换器始终工作，而反激变换器在推挽变换器输出电压不足时，才开始投入工作以保证全桥逆变器有足够的电压等级输入。全桥逆变器将升压过后的直流电进行逆变，输出经过低通滤波器滤波后进行并网。并网条件检测装置检测逆变器输出波形，将波形信息传输给全桥逆变器与隔离电路。隔离电路将主电路与控制电路相隔离，同时将直流电源信号与并网条件检测装置信号传输到数字微控制器中，以实现闭环反馈控制。门极驱动电路接收微控制器发出的PWM信号，驱动混合DCDC变换器的开关管进行有效本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可在光照不良条件下高效率工作的太阳能逆变器，其特征在于，所述逆变器包括：由推挽变换器和反激变换器组成的混合DCDC升压变换器、全桥逆变器、低通滤波器、并网同步检测装置、隔离电路，以及微控制器与门极驱动电路。

【技术特征摘要】
1.一种可在光照不良条件下高效率工作的太阳能逆变器，其特征在于，所述逆变器包括：由推挽变换器和反激变换器组成的混合DCDC升压变换器、全桥逆变器、低通滤波器、并网同步检测装置、隔离电路，以及微控制器与门极驱动电路。2.根据权利要求1所述的可在光照不良条件下高效率工作的太阳能逆变器，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲延滨，李东，侯睿，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：山东,37