一種改進型光伏併網逆變裝置的製作方法

2023-12-04 15:36:07 2

本實用新型屬於太陽能發電光伏併網技術領域，尤其涉及一種改進型光伏併網逆變裝置。

背景技術：

隨著不可再生能源的減少、電力緊張、環境汙染等問題日趨嚴重，太陽能光伏等可再生能源發電技術引起了人們的關注。日益惡化的生態環境、能源短缺使人們認識到，人類必須走可持續發展的道路，大力開發和利用可再生能源是必經之路，開發綠色的、可持續發展的新型能源已成為近年來的研究焦點。在國外，近年來太陽能光伏電源已開始由補充能源向替代能源過渡，並從偏遠無電地區中、小功率獨立發電系統向併網發電系統的方向發展。光伏併網發電是光伏技術應用發展的趨勢，其核心部件之一—併網逆變(DC-AC)裝置是將太陽能電池發出的直流電能變換成正弦波交流電，直接輸送到電網，可廣泛應用於普通的住宅、屋面和別墅，在新型光伏集成建築的併網發電系統、大型光伏站等場所，其性能優劣對光伏併網發電系統影響巨大。因此，研究光伏併網DC-AC裝置的控制設計具有重大意義和廣闊的應用前景。

大規模的光伏併網電站已經開始建設運營，由於太陽能能量密度低，覆蓋面積大，佔用大量農田耕地，發電效率低，在國家倡導節能減排，綠色環保，減少佔用耕地面積的大環境下，屋面光伏發電併網系統應運而生，屋面太陽能光伏利用技術也在這種形勢下進入了快速發展的階段，設計一款經濟實用且穩定易併網的光伏發電併網系統將有助於推動整個光伏行業的發展。

光伏併網DC-AC控制裝置是應用功率半導體器件，將光伏發電獲得的直流電能轉換成恆壓恆頻交流電能的一種靜止變流裝置，供交流負載或者交流電網併網發電，是太陽能利用的關鍵技術。因此，光伏逆變技術在新能源的開發和利用領域有著至關重要的作用。

現有的光伏併網逆變裝置，其系統結構示意圖結構如圖1所示，包括太陽能電池板、DC-AC變換器、交流濾波、直流濾波、主控器等。直流波形信號源經過DC-AC變換電路之後作為交流輸出時，由於它的電壓、負載特性，以及帶負載時電壓的負載特性等的影響，DC-AC裝置在10KW以下時候可以滿足電網併網的要求，但是功率在10KW以上時就會出現交流輸出波形不穩定難以併網的問題。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於解決現有技術光伏逆變器在負載功率達到10KW以上時就會出現交流輸出波形不穩定難以併網的問題，而提供提高了交流輸出在大功率輸出時的穩定性並提高了併網電網的質量的一種改進型光伏併網逆變裝置。

本實用新型所採用的技術方案是：

一種改進型光伏併網逆變裝置，包括與太陽能電池組電性連接的正弦波脈衝寬度調製器(SPWM調製器)、與所述SPWM調製器電性連接的逆變器、控制所述SPWM調製器的主控器，所述太陽能電池組通過直流濾波器與SPWM調製器連接，所述逆變器通過交流濾波器輸出給電網交流電能，所述改進型光伏併網逆變裝置還包括設置在交流濾波器輸出端和SPWM調製器之間的反饋環、和PC機；

所述電流檢測模塊檢測電網中的實際電流數據，並把檢測到的電流數據傳輸給主控器；

所述PC機與主控器電性連接，用於設定SPWM調製器的頻率和電流增益數據；

所述反饋環用於檢測逆變器輸出的電壓和電流信號，並輸出給SPWM調製器調整值。

進一步改進，所述反饋環包括與所述交流濾波器輸出端連接的電壓採樣模塊和電流互感器，第一調理電路，第二調理電路，雙通道模數轉換器(A/D)，所述電壓採樣模塊與電流互感器並聯；所述電壓採樣模塊通過第一調理電路與所述A/D的第一通道模擬連接，所述電流互感器通過第二調理電路與A/D的第二通道模擬連接；

所述電壓採樣模塊利用真有效值晶片將逆變器輸出電壓轉換成直流信號，並通過第一調理電路的調理傳輸給A/D，所述電流互感器通過採集正弦模擬波中的電流幅值，並通過第二調理電路傳輸給A/D；

所述A/D還分別與主控器和SPWM調製器連接，將接收的逆變器的電壓和電流信號轉換成數位訊號傳輸給主控器，主控器通過邏輯判斷控制A/D輸出調製信號以調製SPWM調製器的輸出。

進一步改進，所述主控器為TMS320LF2407。

本實用新型的有益效果在於：

本實用新型提供的一種改進型光伏逆變裝置通過增加包括電壓採集模塊和電流互感器的反饋環，實現對逆變裝置的輸出電流進行反饋控制，提高了交流輸出在大功率輸出時的穩定性，提高了併網電網的質量，而且經濟適用。

附圖說明

圖1為現有的光伏併網逆變裝置系統原理結構示意圖。

圖2為本實用新型提供的一種改進型光伏併網逆變裝置系統原理示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明。

實施例，一種改進型光伏併網逆變裝置，如圖2所示，包括與太陽能電池組電性連接的正玄波脈衝寬度調製器(SPWM調製器)、與所述SPWM調製器電性連接的逆變器、控制所述SPWM調製器的主控器，所述逆變器通過交流濾波器輸出給電網交流電能，所述太陽能電池組通過直流濾波器與SPWM調製器連接，消除直流中的雜波幹擾，為了使得本實用新型改進型光伏併網逆變裝置工作在負載功率在10KW以上時交流輸出波形穩定，方便併網，在輸出電網和主控器之間設置反饋環，所述反饋環用於檢測逆變器輸出的電壓和電流信號，並輸出給SPWM調製器調整值，同時所述改進型光伏併網逆變裝置還包括與主控器電性連接的PC機，用於設定SPWM調製器的頻率和電流增益數據。

反饋環包括與所述交流濾波器輸出端連接的電壓採樣模塊和電流互感器，第一調理電路，第二調理電路，雙通道模數轉換器(A/D)，所述電壓採樣模塊與電流互感器並聯；所述電壓採樣模塊通過第一調理電路與所述A/D的第一通道模擬連接，所述電流互感器通過第二調理電路與A/D的第二通道模擬連接；所述電壓採樣模塊利用真有效值晶片將逆變器輸出電壓轉換成直流信號，並通過第一調理電路的調理傳輸給A/D，所述電流互感器通過採集正弦模擬波中的電流幅值，並通過第二調理電路傳輸給A/D；所述A/D還分別與主控器和SPWM調製器連接，將接收的逆變器的電壓和電流信號轉換成數位訊號傳輸給主控器，主控器通過邏輯判斷控制A/D輸出調製信號以調製SPWM調製器的輸出。SPWM調製器輸出SPWM波，控制逆變器電流幅值的輸出，逆變器電壓電流信號通過電壓採樣模塊和電流互感器得到逆變器實際輸出電壓和電流信號，A/D再將小信號轉換成數位訊號控制SPWM調製器輸出符合要求的SPWM波，從而形成正反饋

採用上述結構的改進型光伏併網逆變裝置的實現原理為：首先通過PC機把設定的SPWM調製器的工作頻率和電流增益數據通過主控器分別送到A/D，完成頻率信號和電流信號的初始控制，在運行過程中，主控器把電網中的實際的電壓電流數據和給定數據進行比較，然後調節A/D進行增益控制，這是一個動態矯正的過程。

在反饋環節，電網電壓可看作是穩定的電壓源，故併網時要求逆變器輸出採用電流型控制方式。因通過電感的電流不能突變，可採用電流反饋閉環控制的方法調節電流。將所要求的併網電流正弦波給定值與實際併網電流比較後得到的誤差信號經過主控器處理後，產生相應的SPWM信號控制功率器件的導通與關斷，最終實現太陽能發電系統的併網，實現併網電流的是與電網同頻同相的正弦波。

本實用新型種改進型光伏併網逆變裝置為了實現精確控制和靈敏的反應速度採用TMS320LF2407作為主控器。

由以上的具體實施方式可以看出，本實用新型提供的一種改進型光伏逆變裝置通過對逆變裝置的輸出電流進行反饋控制，提高了逆變器交流輸出在大功率輸出時的穩定性，提高了併網電網的質量，而且經濟適用。