專利名稱：一種光伏或風(fēng)能信號(hào)源式純正弦波并網(wǎng)逆變器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
光伏或風(fēng)能電力并網(wǎng)設(shè)備
背景技術(shù)：
目前的并網(wǎng)逆變器多采用脈寬PWM調(diào)制，產(chǎn)生的波形為仿真波形，“毛刺”較多，諧波較多，并網(wǎng)時(shí)多引起電網(wǎng)電能質(zhì)量下降，給電網(wǎng)造成污染，目前還沒有一款純正弦波的沒有毛刺的并確保輸出電流相位相同的并網(wǎng)逆變器。

發(fā)明內(nèi)容
一種光伏或風(fēng)能信號(hào)源式純正弦波并網(wǎng)逆變器屬于高能效直流變交流并網(wǎng)電力設(shè)備，主要解決目前并網(wǎng)逆變器由于采取pwm脈寬數(shù)字調(diào)制產(chǎn)生的仿真波形毛刺較多并引起電網(wǎng)諧波增多導(dǎo)致電網(wǎng)電能質(zhì)量下降的問題。方法是從電網(wǎng)或者同步交流發(fā)電機(jī)或者 50赫茲震蕩諧振電路獲取交流信號(hào)，經(jīng)濾波、分壓或降壓、分流或降流以后作為信號(hào)源通過驅(qū)動(dòng)電路加在三極管的基極或場(chǎng)效應(yīng)管的柵極上，通過推挽式或者全橋式電路控制三極管集電極或者場(chǎng)效應(yīng)管漏極的交流輸出，并通過倒相裝置改變電流相位使與電網(wǎng)同相，改變電壓，使輸出電壓大于等于電網(wǎng)的電壓，或者電池直流電經(jīng)過高頻升壓電路升壓變成高壓直流電之后再經(jīng)場(chǎng)效應(yīng)管的橋式電路轉(zhuǎn)變成稍大于大于電網(wǎng)的交流電，輸出的相位相同的交流電經(jīng)匯集后并入電網(wǎng)。由于采用與電網(wǎng)同步的正弦波信號(hào)作為三極管或場(chǎng)效應(yīng)管放大的基礎(chǔ)信號(hào)，其放大后的波形仍為純正弦波，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染，能夠大幅度提高并網(wǎng)電能質(zhì)量，且成本較低、電路簡(jiǎn)單，易于生產(chǎn)轉(zhuǎn)化。


圖1是普通的推挽式逆變器電路原理框圖。圖2是修改后的推挽式逆變器電路原理框圖。圖3是普通的全橋式逆變器電路原理框圖。圖4是修改后的全橋式逆變器電路原理框圖。圖5是現(xiàn)行常用的高頻升壓式逆變器電路原理框圖。圖6是修改后的高頻升壓式逆變器電路原理框圖。圖7是從電網(wǎng)獲取同步交流信號(hào)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易圖。其中⑴為限流電阻(2)為分壓電阻(3)為倒相器。
具體實(shí)施例方式要做到并網(wǎng)必須使輸出的電流與電網(wǎng)“同步”，即頻率相同、電壓相同或者稍高一點(diǎn)，相位相同，與電網(wǎng)的主流電純正弦波相匹配。較好的并網(wǎng)設(shè)備不產(chǎn)生諧波，波形中沒有毛刺或具有極少毛刺。三極管或場(chǎng)效應(yīng)管對(duì)交流信號(hào)有放大作用，根據(jù)能量守恒定律，能量不可能憑空產(chǎn)生，也不能無緣無故的消失。三極管的“放大作用，，其實(shí)就是消耗了電源的直流電能，放大了交流功率，就是把直流電轉(zhuǎn)變成了 “交流電”，所以簡(jiǎn)單說，三極管或者類似功能的場(chǎng)效應(yīng)管就是一臺(tái)“逆變器”，不過放大作用是根據(jù)基極的“交流信號(hào)”作為變化依據(jù)的，交流信號(hào)的頻率、電流強(qiáng)度大小決定集電極電流的輸出頻率和強(qiáng)度大小。傳統(tǒng)的逆變器都是由“波形產(chǎn)生電路”產(chǎn)生一個(gè)“交流信號(hào)”，然后通過三極管或場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行“功率放大”實(shí)現(xiàn)直流向交流的“逆變”。比如方波逆變器也是首先產(chǎn)生一個(gè)“方波”脈沖信號(hào)，再把“方波”進(jìn)行功率放大。這樣在傳統(tǒng)的各種逆變器中，不論方波的，還是修正波的，還是仿真波的，都是有一個(gè)“波形產(chǎn)生電路”。這個(gè)波形產(chǎn)生電路的“波形”實(shí)際上決定集電極的輸出“波形”。所以只要在這個(gè)“波形產(chǎn)生電路”里能夠提供純正的正弦波形，輸出的交流電就是“純正正弦波的”。但我們的傳統(tǒng)企業(yè)在這里走了很多彎路，首先是 “方波”產(chǎn)生，然后是三角形波，然后是修正波，然后是仿真波，還有PWM波等，但很少見用這個(gè)“波形產(chǎn)生電路”直接產(chǎn)生純正弦波。比如離網(wǎng)的逆變器完全可以用震蕩電路產(chǎn)生一個(gè) 50赫茲的交流信號(hào)。再用驅(qū)動(dòng)電路加在基極上，就可以實(shí)現(xiàn)純正弦波離網(wǎng)逆變器。同理，可以從電網(wǎng)或者同步交流發(fā)電機(jī)或者是50赫茲震蕩電路獲取交流信號(hào)，這個(gè)交流信號(hào)可以看作是由“波形產(chǎn)生電路”產(chǎn)生，這個(gè)交流信號(hào)經(jīng)過濾波、分壓或降壓、分流或降流以后作為信號(hào)源直接加在三極管或場(chǎng)效應(yīng)管的基極，通過兩只三極管對(duì)交流信號(hào)正負(fù)半周的選擇性放大，形成集電極或者場(chǎng)效應(yīng)管漏極的交流輸出。對(duì)此，傳統(tǒng)逆變器電路有兩只管的推挽電路(如圖1)，四只管的全橋式電路(如圖 3)，都是考慮對(duì)交流信號(hào)實(shí)行正負(fù)半周波形的完全放大?？紤]到高頻升壓的高效率，才有6 只管的高頻升壓電路(如圖5)，其中前邊兩只管用于高頻升壓，后邊四只管用于橋式電路轉(zhuǎn)換。但是對(duì)于并網(wǎng)交流電，必須做到相位一致。相位差的存在會(huì)導(dǎo)致電能質(zhì)量下降或者相互損耗。比如相位差相差180度時(shí)就會(huì)相互抵消能量，能量小的一部分就會(huì)完全被抵消掉，所以對(duì)于并網(wǎng)來講，相位一致沒有相位角的存在對(duì)并網(wǎng)要求至關(guān)重要。但是某些設(shè)備具有倒相作用。比如三極管基極和集電極的交流信號(hào)相位相差 180度即反相或倒相。電感元件根據(jù)接入方式不同可能倒相可能有相位差。經(jīng)過電容的交流電倒相。所以同是并網(wǎng)逆變器，根據(jù)接入方式不同，在并網(wǎng)時(shí)就可能犯下相位相反的錯(cuò)誤。 因此并網(wǎng)逆變器的相位調(diào)節(jié)在實(shí)際應(yīng)用中是一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)。在從電網(wǎng)獲取交流信號(hào)的同時(shí)，可以獲取同相位的交流信號(hào)，也可以經(jīng)過倒相裝置使其倒相，經(jīng)過三極管或場(chǎng)效應(yīng)管功率放大后又一次倒相，就成了與電網(wǎng)相位相同的交流電。因此并網(wǎng)逆變器輸出可以分為與電網(wǎng)同相或者反相的交流輸出，不同的相位并網(wǎng)方式不一樣，同相的可以直接用開關(guān)鍵比如插頭接入電網(wǎng)，反相的需經(jīng)過電感或者電容接入， 或者通過反相的變壓器接入。由于目前電網(wǎng)諧波逐年增多，電壓突變，獲取的交流信號(hào)可能不是很穩(wěn)定，所以發(fā)電廠可以通過小型同步發(fā)電機(jī)或者通過與電網(wǎng)同步諧振電路獲取穩(wěn)定的正弦波交流信號(hào)， 也可以將電網(wǎng)內(nèi)的交流信號(hào)儲(chǔ)存，電網(wǎng)的交流信號(hào)與電網(wǎng)同步，由此信號(hào)為作為純正弦波形產(chǎn)生的交流電不會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染，能夠維持并能提高電網(wǎng)電能質(zhì)量。下邊根據(jù)附圖作以下簡(jiǎn)要說明
逆變器的電路基本上分別為推挽式逆變器電路(如圖1)、全橋式逆變器電路(如圖3)、高頻升壓式逆變器電路(如圖5)，針對(duì)這三種電路都可以通過修改作為并網(wǎng)逆變器使用。修改方式如圖2圖4圖6所示，都是把原來(圖1、圖3、圖5)中的“波形產(chǎn)生電路” 更換為從電網(wǎng)獲取的50赫茲交流同步信號(hào)或者反相(倒相)信號(hào)。根據(jù)電路的輸出改變信號(hào)的同相或者反相，目的是并網(wǎng)時(shí)得到與電網(wǎng)同相的交流電。由于圖2和圖4都通過“變壓器”并入電網(wǎng)，所以經(jīng)過場(chǎng)效應(yīng)管反相的交流電經(jīng)過線圈升壓后又一次反相恰好與電網(wǎng)同步，因此在信號(hào)的提取過程中不需要做“倒相”處理。但圖6中并網(wǎng)方式由于經(jīng)過高頻升壓，并網(wǎng)交流電可以直接嫁接到電網(wǎng)，這就需要在信號(hào)輸入時(shí)做反相處理或者在輸出時(shí)做交流信號(hào)的倒相處理。所以在圖7的交流信號(hào)獲取簡(jiǎn)易電路中有一個(gè)電容圖7中的倒相器 (3)作為倒相的電子元件。這種倒相方式好比是濾波，其實(shí)主要功能是倒相。輸出電流相位與電網(wǎng)相同的逆變器稱為“同相位逆變器”，倒相的稱為“反相位逆變器”，兩種逆變器并網(wǎng)時(shí)并網(wǎng)介入法有根本不同。在以上圖1至圖6中，圖1和圖2比較，圖3和圖4比較，圖5和圖6比較。圖7 是從電網(wǎng)獲取交流倒相信號(hào)的簡(jiǎn)易圖。在圖7中，限流電阻(1)的作用是提高電路的整體電阻，其電阻較大，根據(jù)功率消耗可以使其功率消耗低于1瓦以下。分壓電阻O)的作用是讓分壓電阻得到較小的電壓，供電路選擇使用。倒相器⑶在這里是電容器，起倒相作用。
權(quán)利要求
1.一種光伏或風(fēng)能信號(hào)源式純正弦波并網(wǎng)逆變器，其特征是從電網(wǎng)或者同步交流發(fā)電機(jī)或者50赫茲震蕩諧振電路獲取交流信號(hào)，經(jīng)濾波、分壓或降壓、分流或降流以后作為信號(hào)源通過驅(qū)動(dòng)電路加在三極管或場(chǎng)效應(yīng)管的基極，通過推挽式或者全橋式電路控制三極管集電極或者場(chǎng)效應(yīng)管漏極的交流輸出，并通過倒相裝置改變電流相位使與電網(wǎng)同相，改變電壓，使輸出電壓大于等于電網(wǎng)的電壓，或者經(jīng)過高頻升壓電路再經(jīng)橋式電路產(chǎn)生大于電網(wǎng)的交流電，輸出的同步交流電經(jīng)匯集后并入電網(wǎng)。
2.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏或風(fēng)能信號(hào)源式純正弦波并網(wǎng)逆變器，其特征是從電網(wǎng)獲取同相或者反相的交流信號(hào)，輸出的交流電與電網(wǎng)同相或者反相，同相電流直接并網(wǎng)，反相電流倒相后并入電網(wǎng)。
3.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的一種光伏或風(fēng)能信號(hào)源式純正弦波并網(wǎng)逆變器，其特征是倒相裝置為一電容器，可以加在輸入信號(hào)前面也可以加在輸出電路的后邊， 形成與電網(wǎng)同相和反相的兩種并網(wǎng)逆變器。
全文摘要
一種光伏或風(fēng)能信號(hào)源式純正弦波并網(wǎng)逆變器屬于高能效直流變交流并網(wǎng)電力設(shè)備，主要解決目前并網(wǎng)逆變器由于采取pwm脈寬數(shù)字調(diào)制產(chǎn)生的仿真波形毛刺較多并引起電網(wǎng)諧波增多導(dǎo)致電網(wǎng)電能質(zhì)量下降的問題。主要通過三極管或場(chǎng)效應(yīng)管對(duì)交流信號(hào)的放大作用，從電網(wǎng)或者同步交流發(fā)電機(jī)或者50赫茲震蕩電路獲取交流信號(hào)，經(jīng)濾波、分壓或降壓、分流或降流以后作為信號(hào)源通過驅(qū)動(dòng)電路直接加在三極管或場(chǎng)效應(yīng)管的基極，控制三極管集電極或者場(chǎng)效應(yīng)管漏極的交流輸出，并通過倒相裝置改變電流相位使與電網(wǎng)同相，改變電壓，使輸出電壓大于等于電網(wǎng)的電壓，輸出的同步交流電經(jīng)匯集后并入電網(wǎng)。由于采用與電網(wǎng)同步的正弦波信號(hào)作為三極管或場(chǎng)效應(yīng)管放大的基礎(chǔ)信號(hào)，其波形為純正弦波，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染，能夠大幅度提高并網(wǎng)電能質(zhì)量，且成本較低、電路簡(jiǎn)單，易于生產(chǎn)轉(zhuǎn)化。
文檔編號(hào)H02M7/538GK102347706SQ20101024480
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2010年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月27日
發(fā)明者馮益安 申請(qǐng)人:馮益安