本发明专利技术公开了一种单相光伏并网逆变器，主要包括DC/DC电压转换器、DC/AC电压逆变器、电流和电压检测电路、控制器及控制电路。DC/DC部分采用LLC谐振半桥完成直流电压的转换，并加入了输出电压的闭环控制电路，使DC/DC的输出不再是恒定的直流电压，而是与电网同频并且同相位的馒头状电压波形，对电路中的谐振电感和谐振电容进行设计，有效地降低开关损耗和开关噪声；在DC/AC部分，提出以馒头波做输入电压接入逆变器的直流侧，在实现电压有效逆变的同时降低了逆变电路中滤波电感两端的电压差，使输出电流更为平滑，谐波含量降低。该光伏逆变器体积小，效率高，性能稳定，逆变后谐波含量少，谐波抑制电路体积小且易实现。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及单相光伏并网逆变器领域，更具体地，涉及一种单相光伏并网逆变器。
技术介绍
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。其中太阳能资源在我国非常丰富，其应用具有很好的前景。光伏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。因此提高光伏并网逆变器的工作性能成为近年研究的热点。目前关于单相光伏并网逆变器的研究，在DC/DC部分通常采用传统的Boost电路进行电压变换和功率跟踪，这种电路能量利用率偏低，设计复杂。在DC/AC部分通常采用分立元件全桥逆变器，这种电路开发周期长，稳定性差，并且逆变器的直流侧接收来自DC/DC部分输出的直流电压，逆变后的正弦电压谐波含量大。在控制芯片选择上，通常采用DSP处理器，虽然DSP处理器性能优，但价格昂贵，这样会大大的增加并网逆变器的成本。综上所述，现有的单相光伏并网逆变控制器存在功率利用率低，稳定性差，开发周期长，成本高，逆变后输出的正弦电压谐波含量高等缺点。
技术实现思路
为了克服现有技术中单相光伏并网逆变器功率利用率差、稳定性差及逆变后输出的正弦电压谐波含量高的不足，本专利技术提出一种单相光伏并网逆变器，本专利技术的单相光伏并网逆变器在提高功率利用率的同时，增强了其稳定性，并降低了并网输出电流的谐波含量。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为:一种单相光伏并网逆变器，主要包括DC/DC电压转换器、DC/AC电压逆变器、电流和电压检测电路及控制器及控制电路；光伏电池接入DC/DC电压转换器，DC/DC电压转换器的输出端接DC/AC电压逆变器；电流和电压检测电路检测DC/DC电压转换器输出端的电压、电流，将输出信号传输至控制器及控制电路，电流和电压检测电路还检测DC/AC电压逆变器输出端的电流传输至控制器及控制电路，所述控制器及控制电路控制DC/DC电压转换器、DC/AC电压逆变器；所述DC/DC电压转换器含有用于对光伏电池输出的电压进行升压及最大功率点跟踪的LLC谐振半桥和PWM跟踪控制硬件电路；以及用于输出与电网同频、同相的馒头状电压波形的输出电压闭环控制电路。LLC谐振半桥接收光伏电池输出的直流电压，进行升压控制和最大功率跟踪。在DC/DC部分采用加强版LLC集成控制芯片与LLC谐振电路完成电压转换和最大功率跟踪。输出电压闭环控制电路使得DC/DC部分输出与电网同频并且同相位的馒头状电压波形。优选地，所述LLC谐振半桥电路包括两个开关器件QpQ2、体二极管-D’ 2以及寄生电容-C’ 2、串联谐振电感Lp串联谐振电容C；、并联谐振电感Lm、带中间抽头的变压器T、全波整流二极管D1-D2、输出电感L。、输出电容C。和负载R。；所述开关器件Q1与体二极管D’ 1、寄生电容C’ i并联，为第一并联电路，开关器件Q2与体二极管D’2，为第二并联电路、寄生电容C’2并联，上述第一、二并联电路串联，第二并联电路的一端通过串联谐振电感L接变压器T的原边的一端，第二并联电路的另一端通过串联谐振电容(；接变压器T的原边的另一端，并联谐振电感Lm接变压器T的原边的两端，变压器T的副边一端接二极管D1的正极，二极管D1的负极分别接输出电容C。和负载R。的一端，电容C。和负载R。的另一端接变压器T的副边中间抽头，二极管D1的负极还接二极管D2的负极，二极管D2的正极接变压器T的副边的另一端。优选地，所述输出电压闭环控制电路包括电压传感器、分压电阻及运放器，所述电压传感器采样电网电压输入到运放器，所述分压电阻采样变压器T副边的输出电压输入到运放器，运放器的输出端接DC/DC电压转换器的输入端；所述变压器T原副采样光耦隔离器隔离。由于反馈信号来自DC/DC电压转换器变化输出端(变压器副边)，控制信号用于变压器原边，而为了保证变压器原副边的电磁解耦，原副边不共地，所以使用了光耦隔离，保证控制信号的准确可靠。优选地，所述DC/AC电压逆变器采用集成功率的全桥逆变电路实现电压逆变。DC/AC电压逆变器接收DC/DC电压转换器输出馒头波电压波形，采用全桥逆变电路实现电压逆变。DC/AC电压逆变器采用集成功率模块代替常见的分立元件全桥逆变器，同时片上系统芯片采用定时比较完成PWM跟踪控制。优选地，所述控制器及控制电路采样单片机作为控制器。在控制芯片的选择上采用单片机系统代替价格昂贵的DSP处理器，完成电路控制，信号处理及跟踪控制。优选地，所述电流和电压检测电路包括电压霍尔传感器、信号调理电路，电压霍尔传感器的输出端通过信号调理电路接控制器及控制电路。由于单片机AD转换采样值只能为O VREF，而传感器输出的是正负值相减的信号，所以在连接到AD采样端之前，需设计一个信号调理电路。设计中的做法为传感器输出信号与一个基准电压信号经过同相加法器叠力口，并略微放大或缩小，使达到AD转换的量程。这部分功能有运放来完成。在本专利技术中，DC/DC部分采用LLC谐振半桥，代替传统Boost电路，实现电压转换和最大功率跟踪。为缩小器件体积，在DC/AC部分用集成功率模块代替常见的分立元件全桥逆变器，同时缩短开发周期，并由片上系统芯片采用定时比较完成PWM跟踪控制。除此之夕卜，为降低并网输出电流的谐波含量，提出以“馒头波”做输入电压代替传统的直流电压接入逆变器的直流侧。为达到这个目的，在DC/DC电路中加入了输出电压的闭环控制技术，使DC/DC部分输出不再是恒定的直流电压，而是与电网同频并且同相位的馒头状电压波形。DC/DC部分中的LLC谐振半桥，接收太阳能电池板输出的直流电压，进行升压控制和最大功率点跟踪，并对电流和电压采样电路获取PWM信号分进行比较。DC/AC部分接收DC/DC部分输出的与电网同频并且同相位的馒头状电压波形，并由全桥逆变电路实现电压逆变。与现有技术相比，本专利技术的优点在于:1.在DC/DC部分采用LLC谐振半桥，代替传统的Boost电路，并由集成控制芯片和辅助电路构成LLC谐振半桥，并加入输出电压闭环控制技术，使得太阳能电池能量利用率高，设计简单，性能稳定。2.在DC/AC部分采用集成功率模块代替常见的分立元件一全桥逆变器，使得电路稳定性好，并大大缩短开发周期。3.在控制芯片的选择上，放弃昂贵的DSP处理器，采用价格实惠且功能不逊的单片机，有效降低并网逆变器的开发成本。4.为降低并网输出电流的谐波含量，提出以馒头波做输入电压代替传统的直流电压接入逆变器的直流侧。为达到这个目的，在DC/DC电路中加入了电压闭环控制技术，使DC/DC输出端不再是恒定的直流电压，而是与电网同频并且同相位的馒头状电压波形。附图说明图1为单相光伏并网逆变器原理框架图。图2为LLC谐振变换器原理图。图3为通过改变导通率a搜寻最大功率点的曲线图。图4为全桥单相有源逆变拓扑示意图。图5为直流电压输入的逆变输出电流图。图6馒头状电压输入的逆变输出电流。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步描述，但本专利技术的实施方式并不限于此。本专利技术是一种单相光伏并网逆变器，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种单相光伏并网逆变器，主要包括DC/DC电压转换器、DC/AC电压逆变器、电流和电压检测电路及控制器及控制电路；光伏电池接入DC/DC电压转换器，DC/DC电压转换器的输出端接DC/AC电压逆变器；电流和电压检测电路检测DC/DC电压转换器输出端的电压、电流，将输出信号传输至控制器及控制电路，电流和电压检测电路还检测DC/AC电压逆变器输出端的电流传输至控制器及控制电路，所述控制器及控制电路控制DC/DC电压转换器、DC/AC电压逆变器；其特征在于，所述DC/DC电压转换器含有用于对光伏电池输出的电压进行升压及最大功率点跟踪的LLC谐振半桥和PWM跟踪控制硬件电路；以及用于输出与电网同频、同相的馒头状电压波形的输出电压闭环控制电路。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张淼，刘姝琳，陈思哲，唐雄民，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
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