一款高效率高可靠性光伏并網(wǎng)微型逆變電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及太陽能光伏發(fā)電，尤其是實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電成功并入電網(wǎng)，并具有較高電 能質(zhì)量，具體地說是一款高效率和高可靠性光伏并網(wǎng)微型逆變電源。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，全球傳統(tǒng)能源日益減少，新能源的開發(fā)和利用迫在眉睫，太陽能作為清潔的 可再生能源，成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。其中太陽能光伏發(fā)電是目前最主要的研宄方向，然而太 陽能電池本身的低轉(zhuǎn)換效率是制約光伏發(fā)電目前不能普及的主要因素之一。光伏并網(wǎng)逆變 電源的研發(fā)作為太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要一環(huán)，近年來受到了廣泛的重視，如何提高光 伏并網(wǎng)逆變電源的轉(zhuǎn)換效率和可靠性成為研宄的關(guān)鍵。其中，光伏并網(wǎng)微型逆變電源十分 適合中小型太陽能發(fā)電系統(tǒng)，能夠推動基于建筑屋頂、墻體和電線干等空間太陽能發(fā)電的 廣泛普及。但是，光伏并網(wǎng)微型逆變器的研發(fā)還存在同時提高轉(zhuǎn)換效率和改進(jìn)可靠性相互 矛盾等關(guān)鍵技術(shù)問題，本發(fā)明的目的就是要解決這一技術(shù)難題。
[0003] 追蹤光伏電池最大輸出功率工作點(diǎn)，有利于大幅度提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體效 率，但是最大輸出功率工作點(diǎn)卻隨光照等環(huán)境因素的變化而變化。為實(shí)現(xiàn)最大輸出功率點(diǎn) 跟蹤（MPPT)和輸出功率最大化，電池板兩端的電壓需要相對恒定，這樣一來，電池板的負(fù) 載電流也就是逆變器的輸入電流需要達(dá)到相對恒定。眾所周知，高效率的單級逆變電源輸 出到電網(wǎng)的電流需要和電網(wǎng)電壓同頻同相，即逆變電源的輸出功率是正弦波變化的。假設(shè) 逆變電源轉(zhuǎn)換過程的能量損耗可以忽略，光伏電池的輸出功率應(yīng)和逆變電源輸出功率相 等。也就是說光伏電池的輸出電壓是正弦波動變化的，也就是逆變電源的輸入電壓是正弦 變化的，MPPT也就不能輕易實(shí)現(xiàn)。為了解決這一矛盾，最簡單的辦法是在電池板的兩端并聯(lián) 一個大容值電容Cin，如圖1所示。為易于實(shí)現(xiàn)MPPT，所需要并接的電容值C由下式給出：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一款高效率高可靠性光伏并網(wǎng)微型逆變電源，將兩相輸出電流loutl和Iout2疊加 后向電網(wǎng)傳輸能量，其特征是它包括W下步驟： (a) 光伏電池板在最大輸出功率點(diǎn)的輸出電流是10,將光伏電池板的負(fù)載電流設(shè)置為 兩相II和12,且其大小分別用下式表示： 11 = 10, I sin(2 31 扣 12 = 10* [1-| sin (2 31 ft) I] 其中f是電網(wǎng)頻率，t是時間，絕對值表示II和12不小于零，把正弦波的負(fù)半周變?yōu)?正半周，即II和12的頻率是2f，電池板的總負(fù)載電流是11+12,計(jì)算公式為： 11+12 = 10* [| sin (2 31 ft) 1+1-1 sin (2 31 ft) |] = 10 ； (b) II的控制信號基準(zhǔn)電壓Vswl是根據(jù)電網(wǎng)交流電壓而得到的，是電網(wǎng)頻率的2倍，且 在電網(wǎng)的正負(fù)半周期內(nèi)，和電網(wǎng)電壓同相位，12的控制信號基準(zhǔn)電壓Vsw2是和Vswl互補(bǔ) 的： Vswl = Vm*|sin(2 3ift) Vsw2 = Vm*[l-|sin(2 3ifd I] 其中Vm是電網(wǎng)峰值電壓縮小50~200倍的取值，f是電網(wǎng)頻率；在每一個周期內(nèi)，Vswl 大，Vsw2就小，在任何時亥Ij，Vswl+Vsw2 = Vm恒定不變； (C)由于II和電網(wǎng)電壓同相且呈現(xiàn)正弦半波波形，逆變器第一相輸出電流loutl通過 和電網(wǎng)頻率相同的開關(guān)控制直接輸送到電網(wǎng)，正負(fù)半周各用2個開關(guān)； (d)第二相輸出電流Iout2存儲在小容值的電容C1 ink上，再通過檢測和比較基準(zhǔn)電壓 控制信號Vswl和Vsw2,控制開關(guān)器件M5和M6的導(dǎo)通與關(guān)斷，利用開關(guān)器件M3和M4 W及 電感化1構(gòu)成的同步整流Buck電路僅W降壓方式來與第一相輸出電流loutl進(jìn)行疊加，實(shí) 現(xiàn)向電網(wǎng)傳輸能量。
【專利摘要】一款高效率高可靠性光伏并網(wǎng)逆變電源，采用兩相互補(bǔ)電流方法進(jìn)行電流控制，通過檢測基準(zhǔn)電壓控制信號Vsw1和Vsw2來控制開關(guān)器件M5和M6的導(dǎo)通和關(guān)斷，再通過利用M3、M4和Lb構(gòu)成的同步整流開關(guān)降壓方式把第二相輸出電流Iout2和第一相輸出電流Iout1進(jìn)行疊加，實(shí)現(xiàn)向電網(wǎng)傳輸能量。本發(fā)明不需要使用電解電容，光伏電池板兩端輸出電壓或工作電壓在相對穩(wěn)定的外部環(huán)境下如光照穩(wěn)定的情況下也是穩(wěn)定的，保證了MPPT的實(shí)現(xiàn)和電池板輸出功率最大化，同時可實(shí)現(xiàn)高可靠性和高轉(zhuǎn)換效率。
【IPC分類】H02M7-48
【公開號】CN104682750
【申請?zhí)枴緾N201510130037
【發(fā)明人】黃勝明, 夏晨陽, 嵇保健, 章偉, 安覓, 劉伊莎, 傅敏
【申請人】南京工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年3月20日