一種直流輸入光伏逆變器電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種逆變器電路，尤其是一種用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的逆變器電路，屬于電學領域。
【背景技術】
[0002]隨著世界能源格局的變更，光伏發(fā)電日益成為各國深入研宄、大力發(fā)展的熱點，如何充分利用光伏陣列所轉(zhuǎn)換的能量，提高光伏轉(zhuǎn)換效率，一直是光伏系統(tǒng)研宄的重要方向?，F(xiàn)在主流的光伏逆變器多采用最大功率點跟蹤技術(MPPT)來實現(xiàn)太陽能的充分利用，使光伏陣列始終工作在此時外部環(huán)境下的最大功率點，以便最優(yōu)化利用太陽能。
[0003]在某些離網(wǎng)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(gòu)成兩級拓撲結(jié)構(gòu)，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干擾。由于此Buck電路一直處于工作狀態(tài)，不但增加了硬件成本，增大半導體的開關及通態(tài)損耗，也影響了電站的發(fā)電效率，降低了整個光伏系統(tǒng)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電路脈沖，同時合上并聯(lián)斷路器(或接觸器)，有效降低了開關損耗，但硬件投入成本加大。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(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明要解決的技術問題是現(xiàn)有的光伏發(fā)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，本發(fā)明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(lián)在三相橋式逆變電路的直流母線上，三相濾波電路串聯(lián)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、旁路二極管D2、快恢復二極管Dl、帶有反并聯(lián)二極管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管D2的正極相連，另一端與IGBT管SI的集電極以及快恢復二極管Dl的正極相連；快恢復二極管Dl的負極與旁路二極管D2的負極相連；IGBT管SI的發(fā)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相并聯(lián)，且第二濾波電容C2的正極與快恢復二極管Dl的負極相連，第二濾波電容C2的負極與IGBT管SI的發(fā)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；旁路二極管D2的導通電阻小于快恢復二極管Dl的導通電阻。
[0006]采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(cè)的電壓輸入范圍，提高了光伏陣列電壓的利用率；在夜間光伏陣列不發(fā)電時，可將IGBT管SI導通，能有效緩解因PID(電位誘發(fā)衰減)而引發(fā)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(fā)電時，當光伏陣列的電壓大于三相橋式逆變器電路的啟動電壓時，可將IGBT管SI斷開，由于旁路二極管D2的導通電阻小于快恢復二極管Dl的導通電阻，光伏陣列的直流電流通過旁路二極管D2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 EMI電磁干擾，且工作效率與單級式一樣高；采用本發(fā)明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，不會對后級逆變電路造成不利影響。
[0007]作為本發(fā)明的進一步改進方案，升壓控制電路還包括無線收發(fā)模塊，無線收發(fā)模塊的輸入輸出端與控制器的輸入輸出端相連。采用無線收發(fā)模塊能夠?qū)崟r將升壓控制電路的工作狀態(tài)上傳至控制中心，也可接收控制中心發(fā)送的對于IGBT管SI的開關控制命令，提高了遠程監(jiān)控性能。
[0008]作為本發(fā)明的進一步限定方案，三相濾波電路為電容星型聯(lián)結(jié)LC濾波電路、電容角型聯(lián)結(jié)LC濾波電路、電容星型聯(lián)結(jié)LCL濾波電路或電容角型聯(lián)結(jié)LCL濾波電路。
[0009]本發(fā)明的有益效果在于:(I)采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(cè)的電壓輸入范圍，提高了光伏陣列電壓的利用率；(2)在夜間光伏陣列不發(fā)電時，可將IGBT管SI導通，能有效緩解因PID (電位誘發(fā)衰減)而引發(fā)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(fā)電時，當光伏陣列的電壓大于三相橋式逆變器電路的啟動電壓時，可將IGBT管SI斷開，由于旁路二極管D2的導通電阻小于快恢復二極管Dl的導通電阻，光伏陣列的直流電流通過旁路二極管D2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 EMI電磁干擾，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，不會對后級逆變電路造成不利影響。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為本發(fā)明的電容星型聯(lián)結(jié)LC濾波電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3為本發(fā)明的電容角型聯(lián)結(jié)LC濾波電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖4為本發(fā)明的電容星型聯(lián)結(jié)LCL濾波電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖5為本發(fā)明的電容角型聯(lián)結(jié)LCL濾波電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖6為本發(fā)明的控制電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0016]如圖1-6所示，本發(fā)明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(lián)在三相橋式逆變電路的直流母線上，三相濾波電路串聯(lián)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、旁路二極管D2、快恢復二極管Dl、帶有反并聯(lián)二極管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管D2的正極相連，另一端與IGBT管SI的集電極以及快恢復二極管Dl的正極相連；快恢復二極管Dl的負極與旁路二極管D2的負極相連；IGBT管SI的發(fā)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相并聯(lián)，且第二濾波電容C2的正極與快恢復二極管Dl的負極相連，第二濾波電容C2的負極與IGBT管SI的發(fā)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；旁路二極管D2的導通電阻小于快恢復二極管Dl的導通電阻。
[0017]其中，三相濾波電路為電容星型聯(lián)結(jié)LC濾波電路、電容角型聯(lián)結(jié)LC濾波電路、電容星型聯(lián)結(jié)LCL濾波電路或電容角型聯(lián)結(jié)LCL濾波電路。
[0018]如圖6所示，為了實現(xiàn)遠程監(jiān)控能力，本發(fā)明的升壓控制電路還包括無線收發(fā)模塊，無線收發(fā)模塊的輸入輸出端與控制器的輸入輸出端相連。
[0019]本發(fā)明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采集環(huán)境光，當控制器接收到的采集環(huán)境光參數(shù)高于設定最低閾值時，表明此時光伏陣列的電壓高于三相橋式逆變電路的端電壓，則控制IGBT管SI斷開，此時由于旁路二極管D2的導通電阻小于快恢復二極管Dl的導通電阻，光伏陣列輸出的直流電壓通過旁路二極管D2進入三相橋式逆變電路；當控制器接收到的采集環(huán)境光參數(shù)低于設定最低閾值時，表明此時光伏陣列的電壓低于三相橋式逆變電路的端電壓，則控制IGBT管SI導通，即將光伏陣列輸出端短路，且旁路二極管D2反向封鎖，這樣可有效緩解方陣因PID (電位誘發(fā)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，不會對后級逆變電路造成不利影響。
[0020]本發(fā)明的光伏陣列的輸出電壓范圍為300V?900V，當輸出電壓高于600V時，由于采用了升壓控制電路，三相橋式逆變電路直流母線側(cè)的直流電壓可達到600V?850V，輸出的交流電壓可以提高到380Vac?400Vac。
【主權(quán)項】
1.一種直流輸入光伏逆變器電路，其特征在于: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(lián)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(lián)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、旁路二極管D2、快恢復二極管Dl、帶有反并聯(lián)二極管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管D2的正極相連，另一端與IGBT管SI的集電極以及快恢復二極管Dl的正極相連；所述快恢復二極管Dl的負極與旁路二極管D2的負極相連；所述IGBT管SI的發(fā)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相并聯(lián)，且第二濾波電容C2的正極與快恢復二極管Dl的負極相連，第二濾波電容C2的負極與IGBT管SI的發(fā)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；所述旁路二極管D2的導通電阻小于快恢復二極管Dl的導通電阻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流輸入光伏逆變器電路，其特征在于:所述升壓控制電路還包括無線收發(fā)模塊，所述無線收發(fā)模塊的輸入輸出端與控制器的輸入輸出端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直流輸入光伏逆變器電路，其特征在于:所述三相濾波電路為電容星型聯(lián)結(jié)LC濾波電路、電容角型聯(lián)結(jié)LC濾波電路、電容星型聯(lián)結(jié)LCL濾波電路或電容角型聯(lián)結(jié)LCL濾波電路。
【專利摘要】本發(fā)明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(lián)在三相橋式逆變電路的直流母線上，三相濾波電路串聯(lián)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、旁路二極管D2、快恢復二極管D1、帶有反并聯(lián)二極管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；旁路二極管D2的導通電阻小于快恢復二極管D1的導通電阻。該直流輸入光伏逆變器電路的轉(zhuǎn)換效率高，且能夠有效緩解方陣因PID(電位誘發(fā)衰減)而引起的功率衰減，延長了光伏陣列的使用壽命。
【IPC分類】H02M1-12, H02M7-537
【公開號】CN104578875
【申請?zhí)枴緾N201410665312
【發(fā)明人】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(yè)技術學院
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年11月19日