一种无桥逆变电路与太阳能无桥逆变器制造技术

本发明专利技术公开了一种无桥逆变电路与太阳能无桥逆变器，其中，该无桥逆变电路包括电能收集装置，电网，DSP，以及输入端分别接电能收集装置输出端、控制端分别接DSP、且输出端分别接电网输出端的多相并联或者多相交错并联的多个准DC/DC变换器，在DSP的控制下，该多个准DC/DC变换器在预设的一个工频周期内分时工作，并将所得正向半个准正弦波电压与负向半个准正弦波电压进行拼接，得到标准正弦波电压。本发明专利技术所述无桥逆变电路与太阳能无桥逆变器，可以克服现有技术中损耗大、能量利用率低、热处理元件多、设备重量大与运输成本高等缺陷，以实现损耗小、能量利用率高、热处理元件少、设备重量小与运输成本低的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子器件，具体地，涉及一种无桥逆变电路与太阳能无桥逆变器。
技术介绍
随着能源的进一步紧张，绿色能源得到越来越多国家的关注，典型的风能和太阳 能这类可再生能源发电系统也更多的被大范围的应用，为了能够提高能源的利用效率，通 常这类能源的转换都会使用DC/AC逆变器，将收集到的绿色能源回馈给电网，做分布式发 电用。其典型的发电系统结构如图1所示。在图1所示的分布式发电系统中，电能收集装置对于风能来说是叶片带动的发电 机，而对于太阳能来说，就是太阳能电池板组件，他们主要是将绿色能源转换为电能，但是 该电能还需要提供给电网或者给家电使用，因此需要能量转换。图1中的DC/DC变换器，首 先将电能收集装置收集到的电能转换为一个稳定的直流输出电，再通过DC/AC逆变器，将 该直流电逆变为AC交流电，最后并网到电网，为电网中的负载提供能量。对于现代的风力 发电装置，一般还带有一个AC/DC整流级，放置在DC/DC变换器前面。由于电网是低频的工 频交流电，以上典型的分布式发电系统的结构，又可以分化为如图2和图3所示的两种结 构。图2所示的高频载波的分布式发电系统，被广泛应用于大功率的分布式发电系统 中，主要采用一个较大功率的DC/DC变换器将电能收集装置的能量转换为稳定的直流电， 再通过高频切换的DC/AC逆变器将直流电转化为交流电，而该高频切换的频率中包含有一 个基本载波是电网工作频率，之后通过简单滤波，将高频纹波滤除，就可以获得较干净的电 网工频交流电，再并网发电。该方法的优点是用一个大功率的变换器来统一处理能量，使用 的分立元件少，单位功率的发电成本相对较低，而高频载波的逆变器可以使用大功率的晶 体模块来实现，仅仅需要做一些驱动控制电路即可，然而该方法不能优化电能收集装置的 能量输出，简单来说，为了获得大功率的输出，多数电能收集装置会选择串联以提高电压， 并联以提高电流的方式来增加输出功率。但是无论串联还是并联，一旦级联在一起的能量收集模块有一个工作不正常或无 法输出额定功率，就会同步影响其他模块，一起降低输出功率，从而降低总的发电量，从能 量的利用角度来说，该方法的能量利用效率不高。为了尽量减小这种影响，在实际当中，对 大型太阳能发电站的选址有苛刻要求，安装中要尽可能保证系统中的每块太阳能电板工作 状态一致。这非但在实际中很难实现，也额外增加了系统的建设成本。图3所示的准DC/DC变换器加工频切换DC/AC逆变器的分布式发电系统，正被广 泛的应用于基于中小功率的发电装置中。该系统中的DC/DC变换器是一个准DC/DC变换器， 它使用正弦波脉宽调制将从电能收集装置获得的电能转化为两倍电网工频的准正弦波输 出，然后连接到的DC/AC逆变器只要按照工频切换，将该两倍电网工频的准正弦波切换为 工频正弦波再并入电网即可。这种方法的优点是整个发电系统被分为了多个发电小单元， 每个小单元有独立的逆变器并网。这样，每个小单元的工作状态在实际中可以独立调节，从而得到优化。一个单元的故障不会影响系统中的其他部分。而该方案的缺点是由于每个单元中逆变器处理的功率较小，分布式发电需要较多的变换器设备，成本相对图2所示的集中处理方法较高。上述无论图2还是图3所示的分布式发电系统中，都包含了 DC/AC的逆变器，其主要是用全桥结构的晶体开关所组成，如图4所示的基本逆变桥。图4中的开关込、达、1J込，可以是MOSFET (金属-氧化层-半导体-场效晶体管)，也可以是SCR (可控硅整流器)，还可以是IGBT (绝缘栅双极型晶体管)等可控或半控硅晶体元件，其主要的作用就是按照图2或者图3的规则做切换，将直流或者准正弦波变换成标准正弦波，然后送入电网。图4中的基本逆变桥的后端，原则上还应该包含滤波电路， 这里只做原理说明，就不再详细介绍。另外，图8是一个典型的Active Clamp Flyback (使用有源箝位反激)电路结合传统逆变桥实现逆变太阳能电池能量并网发电的电路图。在图8中，Cjp是输入滤波电容， 01是八(31:;^6 Clamp Flyback的主动开关,gj是箝位开关， 和分别是两颗主动开关的寄生体二极管也可以是额外并联的二极管，Ca是箝位电容，是输出整流二极管，C1是输出滤波电容，>e4 a O*开关可以是MOSFET (金属-氧化层-半导体-场效晶体管)，也可以是SCR (可控硅整流器)，还可以是IGBT (绝缘栅双极型晶体管)等可控或半控硅晶体元件,是电网侧的负载。该电路就是按照图3所示结构图连接的典型逆变器，将图8按照图9中所示PWM调制原则调制即可实现逆变器输出电网工频正弦波。如前所述，由于逆变桥的存在，负载或者并网输出电流会流过逆变桥，随即产生损耗，降低逆变器的效率，而且逆变器的晶体开关由于损耗的存在还会产生热，这样逆变器还需要额外的考虑散热。不仅增加电路成本，还会增大体积。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在损耗大、能量利用率低、 热处理元件多、设备重量大与运 输成本高等缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述问题，提出一种无桥逆变电路，以实现损耗小、能量利用率高、热处理元件少、设备重量小与运输成本低的优点。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是一种无桥逆变电路，包括电能收集装置，电网，DSP (数字信号处理器)，以及输入端分别接电能收集装置输出端、控制端分别接 DSP、且输出端分别接电网输出端的多相并联或者多相交错并联的多个准DC/DC变换器，其中所述DSP，用于向多相并联或者多相交错并联的多个准DC/DC变换器发送控制信号，使多相并联或者多相交错并联的多个准DC/DC变换器在预设的一个工频周期内分时工作，并将分时工作所得正向半个准正弦波电压与负向半个准正弦波电压进行拼接，得到标准正弦波电压；所述多相并联或者多相交错并联的多个准DC/DC变换器，用于分别将所述电能收集装置的电能，转换为半个准正弦波输出；以及，用于基于DSP的控制信号，在预设的一个工频周期内分时工作，交替式向电网提供半个准正弦波电压，使电网获得的标准正弦波电压。进一步地，所述多相并联或者多相交错并联的多个准DC/DC变换器，包括两相并联的第一准DC/DC变换器与第二准DC/DC变换器；在所述DSP的控制下，第一准DC/DC变换器与第二准DC/DC变换器，用于分别在一个工频周期内分时工作，将电能收集装置的电能转换为半个准正弦波输出；以及，在整个工频周期内，将所得半个准正弦波进行拼接，使电网获得由正向半个准正弦波与负向半个准正弦波构成、且用于供给负载的标准正弦波电压；在整个工频周期内，所述第一准DC/DC变换器工作时，第二准DC/DC变换器停止工作； 第二准DC/DC变换器工作时，第一准DC/DC变换器停止工作。同时，基于以上所述的无桥逆变电路，本专利技术采用的另一技术方案是一种太阳能无桥逆变器，包括由直流输入电源与并联在所述直流输入电源输出端的输入滤波电容^构成的电能收集装置，电网Fac与电网侧负载ia, DSP，以及输入端分别接直流输入电源输出端、控制端分别接DSP、且输出端分别接电网Fk=输出端的多相并联或者多相交错并联的多个准DC/DC变换器，其中所述DSP，用于向多相并联或者多相交错并联的多个准D本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无桥逆变电路，其特征在于，包括电能收集装置，电网，DSP，以及输入端分别接电能收集装置输出端、控制端分别接DSP、且输出端分别接电网输出端的多相并联或者多相交错并联的多个准DC/DC变换器，其中：所述DSP，用于向多相并联或者多相交错并联的多个准DC/DC变换器发送控制信号，使多相并联或者多相交错并联的多个准DC/DC变换器在预设的一个工频周期内分时工作，并将分时工作所得正向半个准正弦波电压与负向半个准正弦波电压进行拼接，得到标准正弦波电压；所述多相并联或者多相交错并联的多个准DC/DC变换器，用于分别将所述电能收集装置的电能，转换为半个准正弦波输出；以及，用于基于DSP的控制信号，在预设的一个工频周期内分时工作，交替式向电网提供半个准正弦波电压，使电网获得的标准正弦波电压。

【技术特征摘要】
1.一种无桥逆变电路，其特征在于，包括电能收集装置，电网，DSP，以及输入端分别接电能收集装置输出端、控制端分别接DSP、且输出端分别接电网输出端的多相并联或者多相交错并联的多个准DC/DC变换器，其中所述DSP，用于向多相并联或者多相交错并联的多个准DC/DC变换器发送控制信号，使多相并联或者多相交错并联的多个准DC/DC变换器在预设的一个工频周期内分时工作，并将分时工作所得正向半个准正弦波电压与负向半个准正弦波电压进行拼接，得到标准正弦波电压；所述多相并联或者多相交错并联的多个准DC/DC变换器，用于分别将所述电能收集装置的电能，转换为半个准正弦波输出；以及，用于基于DSP的控制信号，在预设的一个工频周期内分时工作，交替式向电网提供半个准正弦波电压，使电网获得的标准正弦波电压。2.根据权利要求1所述的无桥逆变电路，其特征在于，所述多相并联或者多相交错并联的多个准DC/DC变换器，包括两相并联的第一准DC/DC变换器与第二准DC/DC变换器；在所述DSP的控制下，第一准DC/DC变换器与第二准DC/DC变换器，用于分别在一个工频周期内分时工作，将电能收集装置的电能转换为半个准正弦波输出；以及，在整个工频周期内，将所得半个准正弦波进行拼接，使电网获得由正向半个准正弦波与负向半个准正弦波构成、且用于供给负载的标准正弦波电压；在整个工频周期内，所述第一准DC/DC变换器工作时，第二准DC/DC变换器停止工作； 第二准DC/DC变换器工作时，第一准DC/DC变换器停止工作。3.一种太阳能无桥逆变器，其特征在于，包括由直流输入电源与并联在所述直流输入电源输出端的输入滤波电容Cw■构成的电能收集装置，电网与电网侧负载, DSP，以及输入端分别接直流输入电源输出端、控制端分别接DSP、且输出端分别接电网输出端的多相并联或者多相交错并联的多个准DC/DC变换器，其中所述DSP，用于向多相并联或者多相交错并联的多个准DC/DC变换器发送控制信号，使多相并联或者多相交错并联的多个准DC/DC变换器在预设的一个工频周期内分时工作，并将分时工作所得正向半个准正弦波电压与负向半个准正弦波电压进行拼接，得到标准正弦波电压；所述多相并联或者多相交错并联的多个准DC/DC变换器，用于分别将所述电能收集装置的电能，转换为半个准正弦波输出；以及，用于基于DSP的控制信号，在预设的一个工频周期内分时工作，交替式向电网提供半个准正弦波电压，使电网获得的标准正弦波电压。4.根据权利要求3所述的太阳能无桥逆变器，其特征在于，所述多相并联或者多相交错并联的多个准DC/DC变换器，包括两相并联的第一准DC/DC变换器与第二准DC/DC变换器；在所述DSP的控制下，第一准DC/DC变换器与第二准DC/DC变换器，用于分别在一个工频周期内分时工作，将电能收集装置的电能转换为半个准正弦波输出；以及，在整个工频周期内，将所得半个准正弦波进行拼接，使电网获得由正向半个准正弦波与负向半个准正弦波构成、且用于供给负载的标准正弦波电压；在整个工频周期内，所述第一准DC/DC变换器工作时，第二准DC/DC变换器停止工作；第二准DC/DC变换器工作时，第一准DC/DC变换器停止工作。5.根据权利要求3或4所述的太阳能无桥逆变器，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑崇峰，邱齐，梁志刚，
申请(专利权)人：无锡联动太阳能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：