一种具有高频环节的光伏并网逆变器制造技术

本实用新型专利技术公开一种具有高频环节的光伏并网逆变器，包括逆变器组件和控制组件。其中逆变器组件包括顺次连接的高频逆变电路、高频隔离变压器电路、高频整流电路、直流滤波电路、工频逆变电路和输出滤波电路。该控制组件包括顺次连接的数字信号处理器、最大功率点跟踪电路、控制保护电路、驱动电路、直流电压电流取样电路和并网电流取样电路。光伏发电组件连接在逆变器组件的输入端，负载和/或交流电网接在逆变器组件的输出端。控制组件与逆变器组件的取样和控制端分别连接。本实用新型专利技术具有安全可靠和工作效率高的特点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种逆变器，具体涉及一种具有高频环节的光伏并网逆变器。
技术介绍
现代经济的高速发展导致了能源和环境的危机，这就要求我们改变对传统能源的依赖，提高可再生能源的开发利用。智能电网被认为是改变电力系统面貌的一种发展模式，分布式能源有着无污染、储量大等诸多优点，其中太阳能发电成为解决能源和环境危机的重要突破方向，是未来清洁能源利用的发展趋势之一。由于逆变器能够将直流电能转换成恒压恒频的交流电，供交流负载用电或与交流电网并网发电。因此在公共电网无法保证提供高品质的稳定电源的条件下，并网逆变器不 仅能根据电网情况，动态调节有功和无功，还能对电路起保护作用，以及为电池充电、对数据的使用和性能进行存储，跟踪最大功率点控制等，以尽可能提高发电系统效率。然而，由于传统的逆变器多采用低频环节逆变技术，即主要有方波逆变器、阶梯波合成逆变器、正弦脉宽调制SPWM逆变器，因此仍存在以下不足之处①工频变压器体积和重量大、产生的音频噪音大对于电网电压与负载的波动，动态响应较差；③输出电感纹波及谐波较大工频变压器的体积和逆变器的开关频率无关，只和输出电压的频率有关，导致转换效率较较低。所以加入高频环节，克服了低频环节逆变技术的缺点，显著提高了逆变器的特性。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种具有高频环节的光伏并网逆变器，其具有安全可靠和工作效率高的特点。为解决上述问题，本技术所设计的一种具有高频环节的光伏并网逆变器，包括逆变器组件，所述逆变器组件主要由高频逆变电路、高频隔离变压器电路、高频整流电路、直流滤波电路、工频逆变电路和输出滤波电路组成；光伏发电组件产生的低压的直流电压源经过高频逆变电路变成高频交流电，高频交流电通过高频隔离变压器电路升成高频交流电，高频交流电经过高频整流电路变成直流电，该直流电通过直流滤波电路滤波后，再经过工频逆变电路逆变成低频交流电，低频交流电通过输出滤波电路后得到所需的工频交流电接至负载和/或交流电网中。上述方案中，所述光伏发电组件与高频逆变电路之间最好还接有输入滤波电路。本技术所述光伏并网逆变器还进一步包括控制组件，该控制组件主要由数字信号处理器、最大功率点跟踪电路(MPPT电路)、控制保护电路、驱动电路、直流电压电流取样电路和并网电流取样电路组成；光伏发电组件的输出端经最大功率点跟踪电路连接数字信号处理器，高频逆变电路的输入端经直流电压电流取样电路连接数字信号处理器，工频逆变电路的输出端经并网电流取样电路连接数字信号处理器，数字信号处理器通过控制保护电路连接高频逆变电路的控制端，数字信号处理器通过驱动电路连接工频逆变电路的控制端。当输出滤波电路与交流电网相连时，所述控制组件还包括电网电压取样电路，电网电压取样电路接于交流电网上、并将交流电网的取样电压送至数字信号处理器。作为上述方案的改进，所述数字信号处理器上还接有人机接口单元。作为上述方案的进一步改进，所述数字信号处理器与人机接口单元之间还接有光电耦合电路。与现有技术相比，本技术具有如下特点I、利用高频变压器替代低频变压器进行能量传输、并实现变流装置的一、二次侧电源之间的电气隔离，从而减小了变压器的体积和重量，降低了音频噪音，此外逆变器还具有变换效率高、输出电压纹波小等优点；2、通过控制组件实现对逆变器的有效控制，不仅使得逆变器输出电压与电网电压 同频同相同幅值、输出电流与电网电压同频同相(功率因数为1)，而且使得逆变器的输出能够满足电网的电能质量要求；以尽可能提高光伏系统发电效率；3、人机接口单元既可与并网逆变器的控制系统通信，还可与上位计算机连接通信，并显示当前设备运行主要参数和运行状态，并提供人工操作功能与终端监控。附图说明图I为一种具有高频环节的光伏并网逆变器的电路结构图。图2为图I实际安装示意图。图3为逆变器组件的原理框图。图4为滞环电流瞬时比较控制框图。具体实施方式参见图I和图2，本实施例一种具有高频环节的光伏并网逆变器，包括逆变器组件和控制组件。逆变器组件主要由高频逆变电路、高频隔离变压器电路、高频整流电路、直流滤波电路、工频逆变电路和输出滤波电路组成。光伏发电组件产生的低压的直流电压源经过高频逆变电路变成高频交流电，高频交流电通过高频隔离变压器电路升成高频交流电，高频交流电经过高频整流电路变成直流电，该直流电通过直流滤波电路滤波后，再经过工频逆变电路逆变成低频交流电，低频交流电通过输出滤波电路后得到所需的工频交流电接至负载和/或交流电网中。上述光伏并网逆变器实质上是由前级隔离升压型的DC-DC变换器和后级不隔离工频DC-AC变换器串联而成。参见图3。光伏发电组件与现有的光伏发电组件的结构相似，其主要由太阳能电池阵列即光伏阵列和蓄电池构成，其中太阳能电池阵列的输出端接至蓄电池的输入端，蓄电池的输入端同时作为直流供电输出端与逆变器组件相连。为了能够将更为稳定的电压源输入至逆变器进行逆变，所述光伏发电组件与高频逆变电路之间还接有输入滤波电路。由于光伏并网逆变器实现并网运行需满足其输出电压与电网电压同频同相同幅值，输出电流与电网电压同频同相(功率因数为1)，而且其输出还需满足电网的电能质量要求。因此本实施例还设有一控制组件来实现逆变器的有效控制。上述控制组件主要由数字信号处理器、最大功率点跟踪电路、控制保护电路、驱动电路、直流电压电流取样电路和并网电流取样电路组成；光伏发电组件的输出端经最大功率点跟踪电路连接数字信号处理器，高频逆变电路的输入端经直流电压电流取样电路连接数字信号处理器，工频逆变电路的输出端经并网电流取样电路连接数字信号处理器，数字信号处理器通过控制保护电路连接高频逆变电路的控制端，数字信号处理器通过驱动电路连接工频逆变电路的控制端。为了能够跟踪电网电流，当输出滤波电路与交流电网相连时，所述控制组件还包括电网电压取样电路，电网电压取样电路接于交流电网上、并将交流电网的取样电压送至数字信号处理器。数字信号处理器为整个控制组件的核心部件，它负责对输入信号进行AD转换，并对转换出来的数据进行二次处理，经由算法实现实时并网电流，锁相环控制及孤岛检测。在本实施例中，采用型号为TMS320F2812的DSP芯片来实现。本实施例结合MATLAB仿真环境与DSP实现逆变器的并网控制，利用MATLAB仿真软件生成可执行DSP代码，使编程过程简化，更易实现。控制组件所实现的光伏并网逆变器的控制分为2个环节第I个环节得到系统功率点，即光伏阵列工作点；第2个环节完成光伏逆变系统对电网的跟踪同时，为保证光伏逆·变器安全有效地直接工作于并网状态，实现保护功能和防孤岛效应的检测与控制功能。其中，对电网的跟踪控制过程是整个逆变系统控制的核心，直接关系到系统的输出电能质量和运行效率。由于光伏并网逆变器是基于PWM逆变实现的，所以其控制属于逆变器PWM电流控制方式。在本实施例中，采用如图4所示的瞬时比较方式，电流误差的补偿和PWM信号的产生同时在同一控制单元完成，并且构成了闭环反馈，使得控制器实现简单，具有良好的动态响应和内在的电流保护功能。另外，本控制组件在完成电网的跟踪控制的过中，还实现电压电流双闭环瞬时控制，SPWM控制，锁相环控制，反孤岛效应控制等。为了能够让光伏并网逆变器与外部的上位计算机进行通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有高频环节的光伏并网逆变器，包括逆变器组件，其特征在于：所述逆变器组件主要由高频逆变电路、高频隔离变压器电路、高频整流电路、直流滤波电路、工频逆变电路和输出滤波电路组成；光伏发电组件产生的低压的直流电压源经过高频逆变电路变成高频交流电，高频交流电通过高频隔离变压器电路升成高频交流电，高频交流电经过高频整流电路变成直流电，该直流电通过直流滤波电路滤波后，再经过工频逆变电路逆变成低频交流电，低频交流电通过输出滤波电路后得到所需的工频交流电接至负载和/或交流电网中。

【技术特征摘要】
1.一种具有高频环节的光伏并网逆变器，包括逆变器组件，其特征在于所述逆变器组件主要由高频逆变电路、高频隔离变压器电路、高频整流电路、直流滤波电路、工频逆变电路和输出滤波电路组成；光伏发电组件产生的低压的直流电压源经过高频逆变电路变成高频交流电，高频交流电通过高频隔离变压器电路升成高频交流电，高频交流电经过高频整流电路变成直流电，该直流电通过直流滤波电路滤波后，再经过工频逆变电路逆变成低频交流电，低频交流电通过输出滤波电路后得到所需的工频交流电接至负载和/或交流电网中。2.根据权利要求I所述的一种具有高频环节的光伏并网逆变器，其特征在于所述光 伏发电组件与高频逆变电路之间还接有输入滤波电路。3.根据权利要求I或2所述的一种具有高频环节的光伏并网逆变器，其特征在于还进一步包括控制组件，该控制组件主要由数字信号处理器、最大功率点跟踪电路、控制保护电路、驱动电路、直流...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈科，张鑫，黎珏强，范兴明，韦颖龙，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：实用新型
国别省市：