一种单相并网型功率调节器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种单相并网型功率调节器。它接在太阳能电池板输出端与市电电网之间，包括两个ＩＧＢＴ器件和四个晶体管，ＩＧＢＴ器件和晶体管两两串接在一起，组成一个三相整流—逆变桥电路，其两端中的一端接太阳能电池板的一个输出端，另一端经过电容后也接这个输出端，串接的两个晶体管的连接点处接有电感，另两个晶体管的连接点处经传感器后也接有电感，这两个电感分别经过漏电开关后接市电电网。本单相并网型功率调节器取消了传统设备中必不可少的隔离变压器，体积减小约１／３，重量减轻约５公斤，可以实现挂墙安装，安装施工更加简便。整机的工作效率提高８－１０％。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种功率调节器，特别涉及一种用于太阳能发电系统的单相并网型功率调节器，属于电气
如附图说明图1所示，在现有的功率变换装置中，一般都要使用隔离变压器对输入、输出端所接的电网和逆变电路进行隔离，这样做在电气原理上是必要的，但是使用隔离变压器的不足之处在于会使整个功率变换装置的体积、重量增大，成本增加，并增加整个装置的电气损耗，降低装置的能量转化效率。为实现上述的目的，本技术采用下述的技术方案一种单相并网型功率调节器，接在太阳能电池板输出端与市电电网之间，其特征在于所述单相并网型功率调节器包括两个IGBT器件和四个晶体管，所述两个IGBT器件和四个晶体管两两串接在一起，组成一个三相整流—逆变桥电路，其中两个IGBT器件之间的连接点与一个太阳能电池板输出端之间经过第一个电感相接，三相整流—逆变桥两端中的一端接太阳能电池板的另一个输出端，另一端经过电容后也接这个输出端；串接的两个晶体管的连接点处接第二个电感，串接的另两个晶体管的连接点处经传感器后接第三个电感，所述传感器感应第二个电感所在电路的电信号；所述第二个电感和第三个电感分别经过一个漏电开关后接市电电网，它们各自经过电容与所述太阳能电池板的另一个输出端相接。本技术所述的单相并网型功率调节器由于取消了传统设备中必不可少的隔离变压器，大大降低了装置的制造和使用成本，提高了装置的工作效率。根据本技术技术方案制造的试验性装置与现有装置相比，体积减小约1/3，重量减轻约5公斤，可以实现挂墙安装，安装施工更加简便。整机的工作效率提高8-10％。图1为现有的使用隔离变压器的功率变换装置的电路原理框图。图2为本技术所述的单相并网型功率调节器的电路原理图。图3为本单相并网型功率调节器中太阳能电池方阵侧噪声吸收电路的电路原理图。图4为本单相并网型功率调节器中市电电网接入侧的噪声吸收和过压防护电路的电路原理图。本技术技术方案的关键就在于采用经过精心设计的新型电路来替代原有隔离变压器发挥作用，原有隔离变压器的各项功能都能由本技术所述的电路来完成，从而可以被完全替换掉。这一电路的原理图如图2所示，其中P、N为太阳能电池板的输出端，在P、N之间接有电容C1，IGBT器件IGBT1、IGBT2，晶体管Q1、Q2、Q3、Q4两两串接在一起，组成一个三相整流—逆变桥电路，其中IGBT1与IGBT2中间的连接点与P端之间经过电感L1相接，上下两端中的一端接N端，另一端经过电容C2后也接N端。从串接的晶体管Q1、Q2的连接点处引出一路，接电感L2；从串接的Q3、Q4的连接点处也引出一路，经传感器HS2后接电感L3，传感器HS2感应L2一路的电信号。电感L2和L3分别经过一个漏电开关后接入220V的交流电网中，它们各自经过电容C3和C4与N端相接。由于太阳能电池方阵对地存在寄生电容，当负载侧有漏电流时，会在太阳能电池方阵框架与大地间产生感应电压，有可能危及人员安全。因此如图2所示，在负载侧安装有漏电开关进行保护。这里的漏电开关是现在使用非常普遍的常规器件，不会因此增加装置电路的复杂程度和成本。本电路的各项功能是通过如下措施实现的1.在现有的功率调节器中，由于IGBT器件的工作电压较低，使得逆变器的输出电压也较低，这就需要通过变压器进行升压变换。而在本技术中没有变压器，这时的升压变换是通过由IGBT1、IGBT2、Q1、Q2、Q3、Q4，L1和L2组成的升压回路来实现的。具体的实现过程如下在升压回路中，首先是IGBT2导通，电流经电感线圈L1、IGBT2形成回路，在逆变器单元输入端形成直流电压V1；然后IGBT2关断，IGBT1导通，电流经L1、IGBT1形成回路，L1产生感应电压V2，在逆变器单元输入端形成直流电压V1+V2，这样就实现了升压变换。实际使用时，在逆变器单元回路中通过控制晶体管Q1、Q2、Q3、Q4的门极，使Q1、Q4导通，Q3、Q2关断的状态和Q2、Q3导通，Q1、Q4关断的状态不断变换出现，从而形成电压值相等、方向相反的交变电流，然后再运用现有的最大功率跟踪技术(MPPT)使装置的功率输出达到最大值，经过与电网的波形相位进行比较后向电网送电。具体而言，要达到220V交流电压的输出，则直流电压的输入必须达到300V。而太阳能电池板工作时的最佳电压为100V～250V左右，因此，通过调控升压回路中IGBT1和IGBT2的控制极，使逆变单元的输入电压升高至320V直流电压，再通过控制整流—逆变桥式电路中Q1、Q2、Q3、Q4的开通和关断，使其最终形成220V的交流电，向电网输出。在这一过程中，所使用的IGBT器件为额定电压600V的IGBT管。2.如图2所示，在Q1、Q2的连接点与电感L2之间的电路上接有传感器HS2。传感器HS2的作用是对逆变器输出的直流分量进行检测，它检测到的信号交给装置外接的微处理器(图中未画出)进行处理，微处理器同时也对整流—逆变桥中的开关器件进行控制。当逆变器输出的直流分量达到设定值时，微处理器会自动采取保护性动作。例如当系统内存在的直流分量电流大于100mA时，微处理器一接到传感器HS2的信号就会在50ms内关断IGBT管，进行直流分量保护。3.图3和图4分别为本功率调节器中太阳能电池方阵侧噪声吸收电路和市电电网接入侧的噪声吸收和过压防护电路的电路原理图。图3中所示的太阳能电池方阵侧的噪声吸收电路由电容C5～C8组成，接在太阳能电池板与本技术所述的单相并网型功率调节器的P、N端之间，即图中的①、③端接太阳能电池板，②、④端分别接所述的P、N端。图4中所述的噪声吸收和过压防护电路由电容C12～C15及压敏电阻VS1～VS8分别构成，它接在本单相并网型功率调节器的交流输出端与市电电网之间。上述的噪声吸收电路和过压防护电路的具体组成都是现有的成熟技术，此处就不赘述了。在本技术所述的功率调节器之内，电容C3、C4串联后接于逆变器的输出端，C1接于逆变器输入端正负极之间，负极与C3、C4中心点连接，其作用为吸收交流侧和直流侧产生的噪声，并且使交流侧的噪声不会影响到直流侧。而C5～C8和C12～C15两组电容则分别吸收太阳能电池方阵侧和交流电网侧的噪声，压敏电阻VS1～VS8负责吸收交流电网侧由于雷击或其他原因产生的过电压。需要声明的是，本技术的特定实施例已经对本技术的
技术实现思路
做了详尽的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本技术精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，特别是对若干部件的等同替换，都构成对本技术专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单相并网型功率调节器，接在太阳能电池板输出端与市电电网之间，其特征在于：所述单相并网型功率调节器包括两个ＩＧＢＴ器件和四个晶体管，所述两个ＩＧＢＴ器件和四个晶体管两两串接在一起，组成一个三相整流－逆变桥电路，其中两个ＩＧＢＴ器件之间 的连接点与一个太阳能电池板输出端之间经过第一个电感相接，三相整流－逆变桥两端中的一端接太阳能电池板的另一个输出端，另一端经过电容后也接这个输出端；串接的两个晶体管的连接点处接第二个电感，串接的另两个晶体管的连接点处经传感器后接第三个电感，所述传感器感应第二个电感所在电路的电信号；所述第二个电感和第三个电感分别经过一个漏电开关后接市电电网，它们各自经过电容与所述太阳能电池板的另一个输出端相接。

【技术特征摘要】
1.一种单相并网型功率调节器，接在太阳能电池板输出端与市电电网之间，其特征在于所述单相并网型功率调节器包括两个IGBT器件和四个晶体管，所述两个IGBT器件和四个晶体管两两串接在一起，组成一个三相整流—逆变桥电路，其中两个IGBT器件之间的连接点与一个太阳能电池板输出端之间经过第一个电感相接，三相整流—逆变桥两端中的一端接太阳能电池板的另一个输出端，另一端经过电容后也接这个输出端；串接的两个晶体管的连接点处接第二个电感，串接的另两个晶体管的连接点处经传感器后接第三个电感，所述传感器感应第二个电...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建中，杨鸿雁，
申请(专利权)人：北京日佳电源有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]