一種直流輸入光伏逆變器電路的製作方法
2023-10-31 03:49:22 1
一種直流輸入光伏逆變器電路的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種直流輸入光伏逆變器電路，包括升壓控制電路、三相橋式逆變電路以及三相濾波電路，升壓控制電路串聯在三相橋式逆變電路的直流母線上，三相濾波電路串聯在三相橋式逆變電路的三相線路上；升壓控制電路包括第一濾波電容C1、電抗器L1、旁路二極體D2、快恢復二極體D1、帶有反並聯二極體D3的IGBT管S1、第二濾波電容C2、保護電阻R1、陽光傳感器和控制器；旁路二極體D2的導通電阻小於快恢復二極體D1的導通電阻。該直流輸入光伏逆變器電路的轉換效率高，且能夠有效緩解方陣因PID(電位誘發衰減)而引起的功率衰減，延長了光伏陣列的使用壽命。
【專利說明】一種直流輸入光伏逆變器電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種逆變器電路，尤其是一種用於光伏發電系統的逆變器電路，屬於電學領域。
【背景技術】
[0002]隨著世界能源格局的變更，光伏發電日益成為各國深入研宄、大力發展的熱點，如何充分利用光伏陣列所轉換的能量，提高光伏轉換效率，一直是光伏系統研宄的重要方向。現在主流的光伏逆變器多採用最大功率點跟蹤技術(MPPT)來實現太陽能的充分利用，使光伏陣列始終工作在此時外部環境下的最大功率點，以便最優化利用太陽能。
[0003]在某些離網應用或者逆變器輸出電壓要求較低的情況下，為了追蹤光伏陣列最大功率點，一般在直流輸入前級增加一個如圖1所示的Buck降壓斬波電路構成兩級拓撲結構，這導致了在光伏陣列輸出電壓本身就比較低時的電壓利用率的嚴重降低，增加了功率損耗和電磁幹擾。由於此Buck電路一直處於工作狀態，不但增加了硬體成本，增大半導體的開關及通態損耗，也影響了電站的發電效率，降低了整個光伏系統的可靠性。還有一種新的改進型拓撲如圖2所示，當陣列電壓較低時封鎖Buck電路脈衝，同時合上並聯斷路器(或接觸器)，有效降低了開關損耗，但硬體投入成本加大。在不降低輸出交流電壓的前提下，兩種拓撲均無法提高直流電壓利用率。
【發明內容】
[0004]本實用新型要解決的技術問題是現有的光伏發電逆變器電路在不降低輸出交流電壓的前提下，直流電壓的利用率較低。
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種直流輸入光伏逆變器電路，包括升壓控制電路、三相橋式逆變電路以及三相濾波電路，升壓控制電路串聯在三相橋式逆變電路的直流母線上，三相濾波電路串聯在三相橋式逆變電路的三相線路上；升壓控制電路包括第一濾波電容Cl、電抗器L1、旁路二極體D2、快恢復二極體Dl、帶有反並聯二極體D3的IGBT管S1、第二濾波電容C2、保護電阻R1、陽光傳感器和控制器；第一濾波電容Cl的正負極分別連接在直流母線的正負極線路之間；電抗器LI的一端與第一濾波電容Cl的正極以及旁路二極體D2的正極相連，另一端與IGBT管SI的集電極以及快恢復二極體Dl的正極相連；快恢復二極體Dl的負極與旁路二極體D2的負極相連；IGBT管SI的發射極與直流母線的負極線路相連；第二濾波電容C2和保護電阻Rl相併聯，且第二濾波電容C2的正極與快恢復二極體Dl的負極相連，第二濾波電容C2的負極與IGBT管SI的發射極相連；陽光傳感器的信號輸出端與控制器的信號輸入端相連，控制器的信號輸出端與IGBT管SI的門極相連；旁路二極體D2的導通電阻小於快恢復二極體Dl的導通電阻。
[0006]採用升壓控制電路能夠有效拓寬三相橋式逆變電路的直流母線側的電壓輸入範圍，提高了光伏陣列電壓的利用率；在夜間光伏陣列不發電時，可將IGBT管SI導通，能有效緩解因PID(電位誘發衰減)而引發的功率衰減，延長了光伏陣列的使用壽命；在白天光伏陣列發電時，當光伏陣列的電壓大於三相橋式逆變器電路的啟動電壓時，可將1681管31斷開，由於旁路二極體02的導通電阻小於快恢復二極體01的導通電阻，光伏陣列的直流電流通過旁路二極體02流向三相橋式逆變器電路，能夠有效降低了電路損耗，減少了 ￡11電磁幹擾，且工作效率與單級式一樣高；採用本實用新型的升壓控制電路在工作切換過程中無任何明顯斷點的器件的開通與關斷，不會對後級逆變電路造成不利影響。
[0007]作為本實用新型的進一步改進方案，升壓控制電路還包括無線收發模塊，無線收發模塊的輸入輸出端與控制器的輸入輸出端相連。採用無線收發模塊能夠實時將升壓控制電路的工作狀態上傳至控制中心，也可接收控制中心發送的對於叩81管31的開關控制命令，提高了遠程監控性能。
[0008]作為本實用新型的進一步限定方案，三相濾波電路為電容星型聯結IX濾波電路、電容角型聯結IX濾波電路、電容星型聯結1X1濾波電路或電容角型聯結1X1濾波電路。
[0009]本實用新型的有益效果在於:(1)採用升壓控制電路能夠有效拓寬三相橋式逆變電路的直流母線側的電壓輸入範圍，提高了光伏陣列電壓的利用率；(2)在夜間光伏陣列不發電時，可將1681管31導通，能有效緩解因？10(電位誘發衰減)而引發的功率衰減，延長了光伏陣列的使用壽命；(3)在白天光伏陣列發電時，當光伏陣列的電壓大於三相橋式逆變器電路的啟動電壓時，可將叩81管51斷開，由於旁路二極體02的導通電阻小於快恢復二極體01的導通電阻，光伏陣列的直流電流通過旁路二極體02流向三相橋式逆變器電路，能夠有效降低了電路損耗，減少了 ￡11電磁幹擾，且工作效率與單級式一樣高；(4)升壓控制電路在工作切換過程中無任何明顯斷點的器件的開通與關斷，不會對後級逆變電路造成不利影響。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型的電路結構示意圖；
[0011]圖2為本實用新型的電容星型聯結IX濾波電路結構示意圖；
[0012]圖3為本實用新型的電容角型聯結IX濾波電路結構示意圖；
[0013]圖4為本實用新型的電容星型聯結1X1濾波電路結構示意圖；
[0014]圖5為本實用新型的電容角型聯結1X1濾波電路結構示意圖；
[0015]圖6為本實用新型的控制電路結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]如圖1-6所示，本實用新型的直流輸入光伏逆變器電路，包括升壓控制電路、三相橋式逆變電路以及三相濾波電路，升壓控制電路串聯在三相橋式逆變電路的直流母線上，三相濾波電路串聯在三相橋式逆變電路的三相線路上；升壓控制電路包括第一濾波電容01、電抗器11、旁路二極體02、快恢復二極體01、帶有反並聯二極體03的1(^81管31、第二濾波電容02、保護電阻町、陽光傳感器和控制器；第一濾波電容的正負極分別連接在直流母線的正負極線路之間；電抗器[1的一端與第一濾波電容的正極以及旁路二極體02的正極相連，另一端與管51的集電極以及快恢復二極體01的正極相連；快恢復二極體01的負極與旁路二極體02的負極相連；1部1管51的發射極與直流母線的負極線路相連；第二濾波電容02和保護電阻町相併聯，且第二濾波電容02的正極與快恢復二極體01的負極相連，第二濾波電容02的負極與叩81管31的發射極相連；陽光傳感器的信號輸出端與控制器的信號輸入端相連，控制器的信號輸出端與叩81管31的門極相連；旁路二極體02的導通電阻小於快恢復二極體01的導通電阻。
[0017]其中，三相濾波電路為電容星型聯結IX濾波電路、電容角型聯結IX濾波電路、電容星型聯結1X1濾波電路或電容角型聯結1X1濾波電路。
[0018]如圖6所示，為了實現遠程監控能力，本實用新型的升壓控制電路還包括無線收發模塊，無線收發模塊的輸入輸出端與控制器的輸入輸出端相連。
[0019]本實用新型的直流輸入光伏逆變器電路在工作時，首先由陽光傳感器實時採集環境光，當控制器接收到的採集環境光參數高於設定最低閾值時，表明此時光伏陣列的電壓高於三相橋式逆變電路的端電壓，則控制1681管51斷開，此時由於旁路二極體02的導通電阻小於快恢復二極體01的導通電阻，光伏陣列輸出的直流電壓通過旁路二極體02進入三相橋式逆變電路；當控制器接收到的採集環境光參數低於設定最低閾值時，表明此時光伏陣列的電壓低於三相橋式逆變電路的端電壓，則控制1681管31導通，即將光伏陣列輸出端短路，且旁路二極體02反向封鎖，這樣可有效緩解方陣因？10(電位誘發衰減)而引起的功率衰減，延長了方陣使用壽命。升壓控制電路在工作切換過程中無任何明顯斷點的器件的開通與關斷，不會對後級逆變電路造成不利影響。
[0020]本實用新型的光伏陣列的輸出電壓範圍為3007?900乂，當輸出電壓高於60(^時，由於採用了升壓控制電路，三相橋式逆變電路直流母線側的直流電壓可達到6007?850乂，輸出的交流電壓可以提高到380^0?400^(3。
【權利要求】
1.一種直流輸入光伏逆變器電路，其特徵在於:包括升壓控制電路、三相橋式逆變電路以及三相濾波電路，所述升壓控制電路串聯在三相橋式逆變電路的直流母線上，所述三相濾波電路串聯在三相橋式逆變電路的三相線路上；所述升壓控制電路包括第一濾波電容Cl、電抗器L1、旁路二極體D2、快恢復二極體Dl、帶有反並聯二極體D3的IGBT管S1、第二濾波電容C2、保護電阻R1、陽光傳感器和控制器；所述第一濾波電容Cl的正負極分別連接在直流母線的正負極線路之間；所述電抗器LI的一端與第一濾波電容Cl的正極以及旁路二極體D2的正極相連，另一端與IGBT管SI的集電極以及快恢復二極體Dl的正極相連；所述快恢復二極體Dl的負極與旁路二極體D2的負極相連；所述IGBT管SI的發射極與直流母線的負極線路相連；所述第二濾波電容C2和保護電阻Rl相併聯，且第二濾波電容C2的正極與快恢復二極體Dl的負極相連，第二濾波電容C2的負極與IGBT管SI的發射極相連；所述陽光傳感器的信號輸出端與控制器的信號輸入端相連，所述控制器的信號輸出端與IGBT管SI的門極相連；所述旁路二極體D2的導通電阻小於快恢復二極體Dl的導通電阻。
2.根據權利要求1所述的直流輸入光伏逆變器電路，其特徵在於:所述升壓控制電路還包括無線收發模塊，所述無線收發模塊的輸入輸出端與控制器的輸入輸出端相連。
3.根據權利要求1或2所述的直流輸入光伏逆變器電路，其特徵在於:所述三相濾波電路為電容星型聯結LC濾波電路、電容角型聯結LC濾波電路、電容星型聯結LCL濾波電路或電容角型聯結LCL濾波電路。
【文檔編號】H02M7/537GK204206012SQ201420699150
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月19日 優先權日:2014年11月19日
【發明者】鮑安平, 王鈞銘, 劉媛媛, 張漢年, 周細文, 袁小燕 申請人:南京信息職業技術學院