光伏發電系統的製作方法
2023-10-17 13:49:24 1
專利名稱：光伏發電系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及了一種用於光伏發電的系統，具體而言，是一種單相兩級式光伏發電系統。
技術背景光伏發電系統要做到儘量把光伏電池組的能量的利用率發揮到最大，還要實現安全併網，單純實用一個逆變結構耦合因素多，為工程實施帶來困難。傳統的光伏發電系統只能工作在併網模式和孤島運行模式，而本發電系統可以實現兩種模式下的切換。
實用新型內容針對現有技術中存在的問題，本實用新型解決的主要技術問題是使光伏電池組高效利用，並可靠運行在併網與離網模式下。本實用新型解決技術問題採用兩級式結構，減少了耦合因素，適用於工程實施。採用了繼電器切換方式，可以工作在併網和離網模式。本實用新型採用的技術方案為一種光伏發電系統，它包括主電路、控制電路及控制模塊，其特徵在於所述主電路組成，①光伏電池組用於把光能轉換為電能DC - DC變換模塊把光伏電池輸出的電壓升壓到逆變所需要的直流電壓，並實現最大功率跟蹤MPPT 逆變器把由DC-DC變換模塊得到的直流電逆變成與所需的工頻交流電，實現併網濾波器濾除逆變得到交流電的高頻分量；所述控制電路組成，①信號調理電路把由霍爾元件採到的電壓轉換為dsp可以採樣的電壓，並檢測電壓、電流信號，進行過壓過流保護和過零檢測；②驅動電路把DSP發出的3. 3V的PWM信號轉換為5V的PWM驅動信號驅動IGBT ;所述控制模塊組成，①控制器完成DC - DC變換、最大功率跟蹤、逆變併網控制。系統中用的電壓電流互感器是霍爾元件，能夠準確的測量交直流電壓而且可以把電壓調整到一個合適的範圍。過零檢測電路對獲得的信號進行了濾波處理後，然後用過零檢測晶片實現的，有效的採到過零點，然後這樣的信號供DSP獲取。信號調理電路實現用於DSP的AD轉換採樣的電壓範圍，並對可能危害DSP的過電壓進行了防護。本實用新型的逆變過程採用雙環控制(電壓環、電流環)，電壓環用來實現穩定直流側電壓，電流環用來實現與電網電壓同頻同相的電流，保證純有功輸出，進一步減少耦合因素，提高控制可靠性。進一步的是，採用過零點併網的方式，減少了對電網的衝擊。進一步的是，控制的目標電流是根據計算產生，每個周期的正弦波是標準正弦波，不會引起控制的震蕩，而產生毛刺。進一步的是，逆變器的直流側可以掛接直流負載。[0012]本實用新型的有益效果是充分利用了光伏電池組的效率，並能安全的運行在併網和離網兩種模式，轉換效率高。並能為一定的直流負載供電。
圖I為本實用新型的系統框圖。圖2為本實用新型的逆變環節的控制框圖。圖3為本實用新型的過零檢測電路原理簡圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步說明。如圖I所示本系統採用了兩級式結構，避免了單級式控制的複雜。DC/DC模塊主要用於實現最大功率跟蹤。儘量提高光伏陣列的效率。逆變模塊主要是產生工頻電壓供給負載或者連接到電網中，並維持直流側電壓Udc穩定。這就使本系統有個潛在的功能就是在直流側掛接直流負載。本實施例的光伏併網發電系統的主電路，控制電路及控制模塊，由以下幾部分組成1.主電路部分①光伏電池組用於把光能轉換為電能。②DC - DC變換模塊把光伏電池輸出的電壓升壓到逆變所需要的直流電壓，並實現MPPT (最大功率跟蹤)。③逆變器把由DC-DC模塊得到的直流電逆變成與所需的工頻交流電，實現併網。④濾波器濾除逆變得到交流電的高頻分量。2.控制保護部分①控制器完成DC - DC變換、最大功率跟蹤、逆變併網控制。②信號調理電路把由霍爾元件採到的電壓轉換為DSP可以採樣的電壓。並檢測電壓、電流等信號，進行過壓過流保護和過零檢測。③驅動電路把DSP發出的3. 3V的PWM信號轉換為5V的PWM驅動信號驅動IGBT。如圖2所示Uref是要穩定的直流側電壓，與測量得到的實際的直流側電壓相減後，進行PI調節得到交流側參考電流的峰值。這便是電壓環要完成的任務。該峰值與從電網中測量得到的電網電壓的相位相乘得到要控制的目標瞬時值，然後把該值與實際值相減的差做PI調節後產生PWM信號控制IGBT的開關。上面提到要檢測電網電壓的相位，這要用到過零點檢測的辦法。但在實際應用中，由霍爾元件檢測得到的電網電壓帶有很多諧波，直接將其送給過零檢測晶片的話，晶片的輸出在過零點會產生很多跳變，而這些跳變會被DSP捕獲，這樣不能檢測到真正的過零點。本實用新型系統中為了有效地檢測到過零點，在過零檢測晶片的輸入端加了布特沃斯濾波器，濾除由霍爾元件得到的正弦波中的諧波，得到純淨的正弦波，這樣便能有效地檢測到真正的過零點。圖3為本實用新型的過零檢測電路原理簡圖。雖然本發明以較佳實施例已公開如上，但實施例和附圖並不是用來限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，自當可作各種變化或潤飾，但同樣在本發明的保護範圍之內。因此本發明的保護範圍應當以本申請的權利要求保護範圍所界定的為準。
權利要求1.一種光伏發電系統，它包括主電路、控制電路及控制模塊；所述主電路組成ω光伏電池組用於把光能轉換為電能； DC - DC變換模塊把光伏電池輸出的電壓升壓到逆變所需要的直流電壓，並實現最大功率跟蹤MPPT 逆變器把由DC-DC變換模塊得到的直流電逆變成與所需的工頻交流電，實現併網濾波器濾除逆變得到交流電的高頻分量； 所述控制電路組成&信號調理電路把由霍爾元件採到的電壓轉換為DSP可以採樣的電壓，並檢測電壓、電流信號，進行過壓過流保護和過零檢測；②驅動電路把DSP發出的3. 3V的PWM信號轉換為5V的PWM驅動信號給IGBT的驅動； 所述控制模塊由控制器組成完成DC - DC變換、最大功率跟蹤、逆變併網控制。
2.根據權利要求I所述的光伏發電系統，其特徵在於它是一種單相兩級式光伏併網發電系統，通過繼電器的切換實現併網運行與帶負載運行兩種方式；逆變器的直流側通過控制實現穩壓，為一定的直流負載提供電能。
3.根據權利要求I所述的光伏發電系統，其特徵在於系統中用的電壓電流互感器是霍爾元件，能夠準確的測量交直流電壓而且可以把電壓調整到一個合適的範圍。
4.根據權利要求I所述的光伏發電系統，其特徵在於過零檢測電路，是對獲得的信號進行了濾波處理後，然後用過零檢測晶片實現的，有效的採到過零點，然後這樣的信號供DSP獲取。
5.根據權利要求I所述的光伏發電系統，其特徵在於所述信號調理電路實現用於DSP的AD轉換採樣的電壓範圍，並對可能危害DSP的過電壓進行了防護。
6.根據權利要求I所述的光伏發電系統，其特徵在於逆變環節的控制中，採用了雙環控制，所述雙環控制是電壓環和電流環，所述電壓環用來實現穩定直流側電壓，所述電流環用來實現與電網電壓同頻同相的電流，保證純有功輸出。
7.根據權利要求I所述的光伏發電系統，其特徵在於所述逆變器的直流側掛接直流負載。
8.根據權利要求I所述的光伏發電系統，其特徵在於採用過零點併網的方式。
專利摘要本實用新型公開了一種光伏發電系統，其組成1.主電路部分光伏電池組用於把光能轉換為電能。DC－DC變換模塊把光伏電池輸出的電壓升壓到逆變所需要的直流電壓，並實現MPPT(最大功率跟蹤)。逆變器把由DC-DC模塊得到的直流電逆變成與所需的工頻交流電，實現併網。濾波器濾除逆變得到交流電的高頻分量。2.控制保護部分控制器完成DC－DC變換、最大功率跟蹤、逆變併網控制。信號調理電路把由霍爾元件採到的電壓轉換為dsp可以採樣的電壓。並檢測電壓、電流等信號，進行過壓過流保護和過零檢測。驅動電路把dsp發出的3.3V的pwm信號轉換為5v的pwm驅動信號驅動IGBT。
文檔編號H02J3/38GK202384776SQ20112057211
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月31日 優先權日2011年12月31日
發明者張杭, 王在福, 趙建榮, 陳曉菊, 陳龍虎 申請人:南京因泰萊電器股份有限公司