CN103457293B - 太阳能光伏发电单相并网逆变器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能光伏发电单相并网逆变器，包括逆变器、控制器和监控保护模块：逆变器包括DC/DC变换单元、DC/AC变换单元、输入保护开关和输出保护开关；监控保护模块包括电池电压/电流检测单元和电网电压/相位检测单元；控制器包括MTTP信号生成单元、SPWM信号生成单元、保护控制单元，MTTP信号生成单元根据电池电压/电流检测单元的检测结果向DC/DC变换单元发送MTTP信号；SPWM信号生成单元根据电网电压/相位检测单元的检测结果向DC/AC变换单元发送SPWM信号；当判断太阳能电池和/或电网发生异常时，保护控制单元向所述输入保护开关和/或输出保护开关发送控制信号，以断开太阳能电池与逆变器之间和/或逆变器与电网之间的连接。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电领域，尤其涉及一种太阳能光伏发电单相并网逆变器。
背景技术
随着工业文明的不断发展，我们对于能源的需求越来越多。传统的化石能源已经不可能满足要求，为了避免面对能源枯竭的困境，寻找优质的替代能源成为人们关注的热点问题。可再生能源如水能、风能、太阳能、潮汐能以及生物质能等能源形式不断映入人们的眼帘。水利发电作为最早应用的可再生能源发电形式得到了广泛使用，但也有人就其的环境问题、安全问题提出过质疑，况且目前的水能开发程度较高，继续开发存在一定的困难。风能的利用近些年来也是热点问题，但风力发电存在稳定性不高、噪音大等缺点，大规模并网对电网会形成一定冲击，如何有效控制风能的开发和利用仍是学术界关注的热点。在剩下的可再生能源形式当中，太阳能发电技术是最有利用价值的能源形式之一。太阳能储量丰富，每秒钟太阳要向地球输送相当于210亿桶石油的能量，相当于全球一天消耗的能量。我国的太阳能资源也十分丰富，除了贵州高原部分地区外，中国大部分地域都是太阳能资源丰富地区，目前的太阳能利用率还不到1/1000。因此在我国大力开发太阳能潜力巨大。
太阳能的利用分为“光热”和“光伏”两种，其中光热式热水器在我国应用广泛。光伏是将光能转化为电能的发电形式，起源于100多年前的“光生伏打现象”。太阳能的利用目前更多的是指光伏发电技术。光伏发电技术根据负载的不同分为离网型和并网型两种，早期的光伏发电技术受制于太阳能电池组件成本因素，主要以小功率离网型为主，满足边远地区无电网居民用电问题。随着光伏组件成本的下降，光伏发电的成本不断下降，并网型光伏系统逐步成为主流。
并网逆变器的设计开发，需要考虑的技术问题是: 第一，由于日照强度、电池温度等因素会影响太阳能电池的输出特性，因此，为了提高太阳能光伏发电系统的工作效率，使太阳能电池的输出电压趋近于最大功率点电压，以保证太阳能电池在最大功率点附近运行获得最大能量，并网逆变器应具有最大功率跟踪控制的调节功能；第二，并网逆变器的输出波形，除满足市电电网的频率、相位和幅值等电能质量要求外，还必须满足市电电网的防止孤岛效应和安全隔离接地等要求，因此必须具有防孤岛效应的功能，孤岛发生时必须快速、准确地切除并网逆变器与市电电网、太阳能光伏电池的电性连接。
因此，有必要对现有技术的太阳能光伏发电并网逆变器结构进行改进，以提升并网逆变器的性能。
发明内容
本发明的目的提供一种太阳能光伏发电单相并网逆变器，性能稳定、功率高，在太阳能电池和/或电网发生异常情况下能够迅速准确地切除并网逆变器与市电电网、太阳能电池的电性连接，从而提高工作性能和安全。
为实现上述目的，本发明提供了一种太阳能光伏发电单相并网逆变器，包括逆变器、控制器和监控保护模块：
所述逆变器包括DC/DC变换单元和DC/AC变换单元，太阳能电池输出的直流电经DC/DC变换单元提升至逆变器并网所需的直流电，然后经DC/AC变换单元变换成电网所需的交流电；所述逆变器还包括输入保护开关和输出保护开关，所述输入保护开关连接太阳能电池和DC/DC变换单元，以控制是/否将太阳能电池输出的直流电输入给DC/DC变换单元；所述输出保护开关连接DC/AC变换单元和电网，以控制是/否将DC/AC变换单元变换的交流电输出给电网；
所述监控保护模块包括电池电压/电流检测单元和电网电压/相位检测单元，所述电池电压/电流检测单元用于检测太阳能电池的电压和电流；所述电网电压/相位检测单元用于检测电网的电压和相位；
所述控制器包括MTTP信号生成单元、SPWM信号生成单元、保护控制单元，所述MTTP信号生成单元根据电池电压/电流检测单元的检测结果向DC/DC变换单元发送MTTP信号，以调整DC/DC变换单元提升的直流电；所述SPWM信号生成单元根据电网电压/相位检测单元的检测结果向DC/AC变换单元发送SPWM信号，以调整DC/AC变换单元变换的交流电压和相位；所述保护控制单元与所述电池电压/电流检测单元和电网电压/相位检测单元连接，当判断太阳能电池和/或电网发生异常时，向所述输入保护开关和/或输出保护开关发送控制信号，以断开太阳能电池与逆变器之间和/或逆变器与电网之间的连接。
作为上述技术方案的改进，还包括与所述控制器连接通信的人机交互模块，用于将并网逆变器的运行参数或异常诊断通过显示屏显示出来，同时通过键盘以将用户的修改参数或控制指令发送给控制器，通过控制器来使并网逆变器正常运行。
作为上述技术方案的改进，所述DC/DC变换单元采用Boost升压斩波电路实现。
作为上述技术方案的改进，所述DC/AC变换单元采用电压型单相全桥逆变器电路实现。
作为上述技术方案的改进，还包括与所述控制器连接的并机通信接口，以实现多个并网逆变器之间的并机通信。
作为上述技术方案的改进，所述输入保护开关和输出保护开关主要由继电器或接触器构成。作为上述技术方案的改进，所述输入保护开关和DC/DC变换单元之间还设有滤波单元，用于将太阳能电池输出的直流电通过滤波后再输入给DC/DC变换单元。
作为上述技术方案的改进，所述DC/AC变换单元和输出保护开关之间还设有工频隔离变压器。
与现有技术相比，本发明的太阳能光伏发电单相并网逆变器具有如下有益效果：
利用Boost升压斩波电路和电压型单相全桥逆变器电路的拓扑结构，能够保证太阳能电池在最大功率点附近运行获得最大能量，以提高太阳能光伏电池的工作效率，且保证输出的交流电满足市电电网的频率、相位和幅值等电能质量要求；并通过监控保护模块来及时监控检测太阳能电池和电网的工作情况，当发现异常时能够通过控制器来迅速断开并网逆变器与市电电网、太阳能电池的电性连接，从而提高工作性能和安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1的太阳能光伏发电单相并网逆变器的结构示意图；
图2是图1所示太阳能光伏发电单相并网逆变器的DC/DC变换单元的电路图；
图3是图1所示太阳能光伏发电单相并网逆变器的DC/AC变换单元的电路图；
图4是本发明实施例2的太阳能光伏发电单相并网逆变器的结构示意图；
图5是本发明实施例3的太阳能光伏发电单相并网逆变器的结构示意图；
图6是本发明实施例4的太阳能光伏发电单相并网逆变器的结构示意图；
图7是本发明实施例5的太阳能光伏发电单相并网逆变器的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参考图1，本发明太阳能光伏发电单相并网逆变器包括逆变器1、控制器2和监控保护模块3：
所述逆变器1包括DC/DC变换单元11和DC/AC变换单元12，太阳能电池10输出的直流电经DC/DC变换单元11提升至逆变器并网所需的直流电，然后经DC/AC变换单元12变换成电网20所需的交流电；所述逆变器1还包括输入保护开关13和输出保护开关14，所述输入保护开关13连接太阳能电池10和DC/DC变换单元11，以控制是/否将太阳能电池10输出的直流电输入给DC/DC变换单元；所述输出保护开关14连接DC/AC变换单元12和电网20，以控制是/否将DC/AC变换单元12变换的交流电输出给电网20。
所述监控保护模块3包括电池电压/电流检测单元31和电网电压/相位检测单元32，所述电池电压/电流检测单元31用于检测太阳能电池10的电压和电流；所述电网电压/相位检测单元32用于检测电网20的电压和相位。
所述逆变器2包括MTTP信号生成单元21、SPWM信号生成单元22和保护控制单元23，所述MTTP信号生成单元21根据电池电压/电流检测单元31的检测结果向DC/DC变换单元11发送MTTP信号，以调整DC/DC变换单元11提升的直流电；所述SPWM信号生成单元22根据电网电压/相位检测单元32的检测结果向DC/AC变换单元12发送SPWM信号，以调整DC/AC变换单元12变换的交流电压和相位；所述保护控制单元23与所述电池电压/电流检测单元31和电网电压/相位检测单元32连接以接收太阳能电池10和电网20的当前状态，当判断太阳能电池10和/或电网20发生异常，即检测的数据不在正常范围时（例如，太阳能电池发生漏电、电网突然发生故障或者断电等等异常情况），所述保护控制单元23向所述输入保护开关13和/或输出保护开关14发送控制信号，以断开太阳能电池10与逆变器1之间和/或逆变器1与电网20之间的连接，从而断开将太阳能电池10输出的直流电到输入到逆变器1的DC/DC变换单元11和/或断开将DC/AC变换单元12变换的交流电输出给电网20。
其中，所述输入保护开关13和输出保护开关14主要由继电器或接触器构成。
参考图2，本实施例的DC/AC变换单元采用Boost升压斩波电路来实现。对于Boost电路，输出电压Uo与输人电压Ui的关系见式(1):
(1)
式中: D为斩波电路的占空比，D=ton/ T , ton为开关导通时间,T为开关导通周期。
通过调整占空比D来动态控制电路负载匹配，以实现MPPT。图2中，Boost电路的输入电压即为太阳能(Photovoltaic, PV)电池的输出电压。从太阳能电池端口看进去，Boost电路和负载可视为一个等效输人电尺Req，且它在数值上等于Ui与Ii的比值。由式(1)可得:
(2)
(3)
由(2)式和（3）式可得：
(4)
由此可见，改变占空比D，就可改变电路输入端的等效电阻值，相当于改变了负载特性曲线的斜率，从而改变太阳能电池的工作点。因此，通过调节D,就可在限定范围内调节太阳能电池的输出电压，使其有最大功率输出。
参考图3，本发明的DC/AC变换单元采用电压型单相全桥逆变器电路实现。图3中Udc为直流侧电压，DC/DC升压后得到由太阳能电池产生的直流电，大约为400 V。 V1-V4是功率器件，组成逆变桥，VD1-VD4是对应的反并联二极管。V1和V4、V2和V3功率管交替导通，向电网输出并网电流（交流）。
功率器件的控制采用正弦波脉冲宽度调制波形(Sinusoidal Pulse Width Modulation,SPWM)。SPWM控制是在逆变器输出交流电能的一个周期内，将直流电能斩成幅值相等、宽度根据正弦规律变化的脉冲序列，该脉冲序列的宽度是随正弦波幅值变化的离散脉冲序列。通过HT1215单相稳压纯正弦波SHE-PWM逆变芯片发生4路PWM信号，驱动单相全桥的V1-V4管交替导通。SPWM波形频率为50 Hz, 以实现单相工频逆变。
逆变器输出采用电流控制方式，无需控制其幅值，只需要控制其频率和相位。光伏发电系统对电网进行供电的基本条件是其输出电流与电网电压同频同相，而光伏发电系统的输出电流波形和频率取决于控制功率器件通断的SPWM，其频率和相位由SPWM参考正弦波的频率和相位决定。因此对电流进行实时跟踪控制，参考电流 (根据最大功率跟踪和同步算法来决定)经过同步信号控制得到与电网电压同频同相的正弦波，与实际的逆变输出电流相比较后得到误差信号，经控制器调节产生参考正弦波，与三角波比较后，产生相应的SPWM驱动信号，控制功率器件工作，使逆变输出电流为正弦波。
并网时要求逆变器输出的正弦波电流与电网电压同步。同步是实现有源逆变的基础和关键，对于能量回馈系统，同步就是要使回馈电网的电流与电网电压同频同相，以实现单位因数功率回馈。电网交流信号经同步变压器降压，可以通过过零比较电路产生与其同步的方波信号。由于过零比较电路为本技术领域人员所熟知，在此省略描述。
实施例2
参考图4，与实施例1相同，本实施例的太阳能光伏发电单相并网逆变器包括逆变器1、控制器2和监控保护模块3：
所述逆变器1包括DC/DC变换单元11和DC/AC变换单元12，太阳能电池10输出的直流电经DC/DC变换单元11提升至逆变器并网所需的直流电，然后经DC/AC变换单元12变换成电网20所需的交流电；所述逆变器1还包括输入保护开13关和输出保护开关14，所述输入保护开关13连接太阳能电池10和DC/DC变换单元11，以控制是/否将太阳能电池10输出的直流电输入给DC/DC变换单元；所述输出保护开关14连接DC/AC变换单元12和电网20，以控制是/否将DC/AC变换单元12变换的交流电输出给电网20。
所述监控保护模块3包括电池电压/电流检测单元31和电网电压/相位检测单元32，所述电池电压/电流检测单元31用于检测太阳能电池10的电压和电流；所述电网电压/相位检测单元32用于检测电网20的电压和相位。
所述逆变器2包括MTTP信号生成单元21、SPWM信号生成单元22和保护控制单元23，所述MTTP信号生成单元21根据电池电压/电流检测单元31的检测结果向DC/DC变换单元11发送MTTP信号，以调整DC/DC变换单元11提升的直流电；所述SPWM信号生成单元22根据电网电压/相位检测单元32的检测结果向DC/AC变换单元12发送SPWM信号，以调整DC/AC变换单元12变换的交流电压和相位；所述保护控制单元23与所述电池电压/电流检测单元31和电网电压/相位检测单元32连接以接收太阳能电池10和电网20的当前状态，当判断太阳能电池10和/或电网20发生异常，即检测的数据不在正常范围时（例如，太阳能电池发生漏电、电网突然发生故障或者断电等等异常情况），所述保护控制单元23向所述输入保护开关13和/或输出保护开关14发送控制信号，以断开太阳能电池10与逆变器1之间和/或逆变器1与电网20之间的连接，从而断开将太阳能电池10输出的直流电到输入到逆变器1的DC/DC变换单元11和/或断开将DC/AC变换单元12变换的交流电输出给电网20。
所述逆变器1、控制器2和监控保护模块3的具体结构和功能可以参阅实施例1。
与实施例1不同的是，本实施例的太阳能光伏发电单相并网逆变器的逆变器1还包括滤波单元15，所述滤波单元15连接于所述输入保护开关13和DC/DC变换单元11之间，用于将太阳能电池10输出的直流电通过滤波后再输入给DC/DC变换单元11。所述滤波单元15可以采用电解电容进行滤波，以降低太阳能电池10输出的直流电波形的谐波含量，从而提高并网逆变器的工作效率。
实施例3
参考图5，与实施例1相同，本实施例的太阳能光伏发电单相并网逆变器包括逆变器1、控制器2和监控保护模块3：
所述逆变器1包括DC/DC变换单元11和DC/AC变换单元12，太阳能电池10输出的直流电经DC/DC变换单元11提升至逆变器并网所需的直流电，然后经DC/AC变换单元12变换成电网20所需的交流电；所述逆变器1还包括输入保护开13关和输出保护开关14，所述输入保护开关13连接太阳能电池10和DC/DC变换单元11，以控制是/否将太阳能电池10输出的直流电输入给DC/DC变换单元；所述输出保护开关14连接DC/AC变换单元12和电网20，以控制是/否将DC/AC变换单元12变换的交流电输出给电网20。
所述监控保护模块3包括电池电压/电流检测单元31和电网电压/相位检测单元32，所述电池电压/电流检测单元31用于检测太阳能电池10的电压和电流；所述电网电压/相位检测单元32用于检测电网20的电压和相位。
所述逆变器2包括MTTP信号生成单元21、SPWM信号生成单元22和保护控制单元23，所述MTTP信号生成单元21根据电池电压/电流检测单元31的检测结果向DC/DC变换单元11发送MTTP信号，以调整DC/DC变换单元11提升的直流电；所述SPWM信号生成单元22根据电网电压/相位检测单元32的检测结果向DC/AC变换单元12发送SPWM信号，以调整DC/AC变换单元12变换的交流电压和相位；所述保护控制单元23与所述电池电压/电流检测单元31和电网电压/相位检测单元32连接以接收太阳能电池10和电网20的当前状态，当判断太阳能电池10和/或电网20发生异常，即检测的数据不在正常范围时（例如，太阳能电池发生漏电、电网突然发生故障或者断电等等异常情况），所述保护控制单元23向所述输入保护开关13和/或输出保护开关14发送控制信号，以断开太阳能电池10与逆变器1之间和/或逆变器1与电网20之间的连接，从而断开将太阳能电池10输出的直流电到输入到逆变器1的DC/DC变换单元11和/或断开将DC/AC变换单元12变换的交流电输出给电网20。
所述逆变器1、控制器2和监控保护模块3的具体结构和功能可以参阅实施例1。
与实施例1不同的是，本实施例的太阳能光伏发电单相并网逆变器的逆变器1还包括工频隔离变压器16，所述工频隔离变压器16连接于所述DC/AC变换单元12和输出保护开关14之间，用于将DC/AC变换单元12输出的交流电通过滤波后再输出给电网20，以降低DC/AC变换单元12输出的交流电波形的谐波含量，从而提高并网逆变器的工作效率。
可以理解的，本实施例的太阳能光伏发电单相并网逆变器还可以包括实施例2的滤波单元15（图4），其具体结构、连接关系和功能参考实施例2。
实施例4
参考图6，与实施例1相同，本实施例的太阳能光伏发电单相并网逆变器包括逆变器1、控制器2和监控保护模块3：
所述逆变器1包括DC/DC变换单元11和DC/AC变换单元12，太阳能电池10输出的直流电经DC/DC变换单元11提升至逆变器并网所需的直流电，然后经DC/AC变换单元12变换成电网20所需的交流电；所述逆变器1还包括输入保护开13关和输出保护开关14，所述输入保护开关13连接太阳能电池10和DC/DC变换单元11，以控制是/否将太阳能电池10输出的直流电输入给DC/DC变换单元；所述输出保护开关14连接DC/AC变换单元12和电网20，以控制是/否将DC/AC变换单元12变换的交流电输出给电网20。
所述监控保护模块3包括电池电压/电流检测单元31和电网电压/相位检测单元32，所述电池电压/电流检测单元31用于检测太阳能电池10的电压和电流；所述电网电压/相位检测单元32用于检测电网20的电压和相位。
所述逆变器2包括MTTP信号生成单元21、SPWM信号生成单元22和保护控制单元23，所述MTTP信号生成单元21根据电池电压/电流检测单元31的检测结果向DC/DC变换单元11发送MTTP信号，以调整DC/DC变换单元11提升的直流电；所述SPWM信号生成单元22根据电网电压/相位检测单元32的检测结果向DC/AC变换单元12发送SPWM信号，以调整DC/AC变换单元12变换的交流电压和相位；所述保护控制单元23与所述电池电压/电流检测单元31和电网电压/相位检测单元32连接以接收太阳能电池10和电网20的当前状态，当判断太阳能电池10和/或电网20发生异常，即检测的数据不在正常范围时（例如，太阳能电池发生漏电、电网突然发生故障或者断电等等异常情况），所述保护控制单元23向所述输入保护开关13和/或输出保护开关14发送控制信号，以断开太阳能电池10与逆变器1之间和/或逆变器1与电网20之间的连接，从而断开将太阳能电池10输出的直流电到输入到逆变器1的DC/DC变换单元11和/或断开将DC/AC变换单元12变换的交流电输出给电网20。
所述逆变器1、控制器2和监控保护模块3的具体结构和功能可以参阅实施例1。
与实施例1不同的是，本实施例的太阳能光伏发电单相并网逆变器的逆变器1还包括与所述控制器连接通信的人机交互模块4，用于将并网逆变器的运行参数或异常诊断通过显示屏显示出来，同时通过键盘以将用户的修改参数或控制指令发送给控制器，通过控制器2来使并网逆变器正常运行。从而提高用户的体验以及对并网逆变器的有效监控。
可以理解的，本实施例的太阳能光伏发电单相并网逆变器还可以包括实施例2的滤波单元15（图4）和/或实施例3的工频隔离变压器16（图5），其具体结构、连接关系和功能参考实施例2和/或实施例3。
实施例5
参考图7，与实施例1相同，本实施例的太阳能光伏发电单相并网逆变器包括逆变器1、控制器2和监控保护模块3：
所述逆变器1包括DC/DC变换单元11和DC/AC变换单元12，太阳能电池10输出的直流电经DC/DC变换单元11提升至逆变器并网所需的直流电，然后经DC/AC变换单元12变换成电网20所需的交流电；所述逆变器1还包括输入保护开13关和输出保护开关14，所述输入保护开关13连接太阳能电池10和DC/DC变换单元11，以控制是/否将太阳能电池10输出的直流电输入给DC/DC变换单元；所述输出保护开关14连接DC/AC变换单元12和电网20，以控制是/否将DC/AC变换单元12变换的交流电输出给电网20。
所述监控保护模块3包括电池电压/电流检测单元31和电网电压/相位检测单元32，所述电池电压/电流检测单元31用于检测太阳能电池10的电压和电流；所述电网电压/相位检测单元32用于检测电网20的电压和相位。
所述逆变器2包括MTTP信号生成单元21、SPWM信号生成单元22和保护控制单元23，所述MTTP信号生成单元21根据电池电压/电流检测单元31的检测结果向DC/DC变换单元11发送MTTP信号，以调整DC/DC变换单元11提升的直流电；所述SPWM信号生成单元22根据电网电压/相位检测单元32的检测结果向DC/AC变换单元12发送SPWM信号，以调整DC/AC变换单元12变换的交流电压和相位；所述保护控制单元23与所述电池电压/电流检测单元31和电网电压/相位检测单元32连接以接收太阳能电池10和电网20的当前状态，当判断太阳能电池10和/或电网20发生异常，即检测的数据不在正常范围时（例如，太阳能电池发生漏电、电网突然发生故障或者断电等等异常情况），所述保护控制单元23向所述输入保护开关13和/或输出保护开关14发送控制信号，以断开太阳能电池10与逆变器1之间和/或逆变器1与电网20之间的连接，从而断开将太阳能电池10输出的直流电到输入到逆变器1的DC/DC变换单元11和/或断开将DC/AC变换单元12变换的交流电输出给电网20。
所述逆变器1、控制器2和监控保护模块3的具体结构和功能可以参阅实施例1。
与实施例1不同的是，本实施例的太阳能光伏发电单相并网逆变器的逆变器1还包括与所述控制器2连接的并机通信接口5，以实现多个并网逆变器之间的并机通信。
可以理解的，本实施例的太阳能光伏发电单相并网逆变器还可以包括实施例2的滤波单元15（图4）、实施例3的工频隔离变压器16（图5）和/或实施例4的人机交互模块4（图6），其具体结构、连接关系和功能参考实施例2、实施例3和/或实施例4。
综上所述，本发明多个实施例的太阳能光伏发电单相并网逆变器具有如下有益效果：
利用Boost升压斩波电路和电压型单相全桥逆变器电路的拓扑结构，能够保证太阳能电池在最大功率点附近运行获得最大能量，以提高太阳能光伏电池的工作效率，且保证输出的交流电满足市电电网的频率、相位和幅值等电能质量要求；并通过监控保护模块来及时监控检测太阳能电池和电网的工作情况，当发现异常时能够通过控制器来迅速断开并网逆变器与市电电网、太阳能电池的电性连接，从而提高工作性能和安全。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种太阳能光伏发电单相并网逆变器，其特征在于，包括逆变器、控制器和监控保护模块：
所述逆变器包括DC/DC变换单元和DC/AC变换单元，太阳能电池输出的直流电经DC/DC变换单元提升至逆变器并网所需的直流电，然后经DC/AC变换单元变换成电网所需的交流电；所述逆变器还包括输入保护开关和输出保护开关，所述输入保护开关连接太阳能电池和DC/DC变换单元，以控制是/否将太阳能电池输出的直流电输入给DC/DC变换单元；所述输出保护开关连接DC/AC变换单元和电网，以控制是/否将DC/AC变换单元变换的交流电输出给电网；
所述监控保护模块包括电池电压/电流检测单元和电网电压/相位检测单元，所述电池电压/电流检测单元用于检测太阳能电池的电压和电流；所述电网电压/相位检测单元用于检测电网的电压和相位；
所述控制器包括MTTP信号生成单元、SPWM信号生成单元、保护控制单元，所述MTTP信号生成单元根据电池电压/电流检测单元的检测结果向DC/DC变换单元发送MTTP信号，以调整DC/DC变换单元提升的直流电；所述SPWM信号生成单元根据电网电压/相位检测单元的检测结果向DC/AC变换单元发送SPWM信号，以调整DC/AC变换单元变换的交流电压和相位；所述保护控制单元与所述电池电压/电流检测单元和电网电压/相位检测单元连接，当判断太阳能电池和/或电网发生异常时，向所述输入保护开关和/或输出保护开关发送控制信号，以断开太阳能电池与逆变器之间和/或逆变器与电网之间的连接；
DC/AC变换单元采用电压型单相全桥逆变器电路，其中， V1-V4是功率器件，组成逆变桥，VD1-VD4是对应的反并联二极管；V1和V4、V2和V3功率管交替导通，向电网输出并网电流；
控制器在逆变器输出交流电能的一个周期内，将直流电能斩成幅值相等、宽度根据正弦规律变化的脉冲序列，该脉冲序列的宽度是随正弦波幅值变化的离散脉冲序列；通过HT1215单相稳压纯正弦波SHE-PWM逆变芯片发生4路PWM信号，驱动单相全桥的V1-V4管交替导通；
逆变器输出采用电流控制方式，无需控制其幅值，只需要控制其频率和相位，对电流进行实时跟踪控制，参考电流经过同步信号控制得到与电网电压同频同相的正弦波，与实际的逆变输出电流相比较后得到误差信号，经控制器调节产生参考正弦波，与三角波比较后，产生相应的SPWM驱动信号，控制功率器件工作，使逆变输出电流为正弦波；
并网时逆变器输出的正弦波电流与电网电压同步，电网交流信号经同步变压器降压，并通过过零比较电路产生与其同步的方波信号。
2.根据权利要求1所述的太阳能光伏发电单相并网逆变器，其特征在于，还包括与所述控制器连接通信的人机交互模块，用于将并网逆变器的运行参数或异常诊断通过显示屏显示出来，同时通过键盘以将用户的修改参数或控制指令发送给控制器，通过控制器来使并网逆变器正常运行。
3. 根据权利要求1所述的太阳能光伏发电单相并网逆变器，其特征在于，所述DC/DC变换单元采用Boost升压斩波电路实现。
4. 根据权利要求1所述的太阳能光伏发电单相并网逆变器，其特征在于，所述DC/AC变换单元采用电压型单相全桥逆变器电路实现。
5. 根据权利要求1所述的太阳能光伏发电单相并网逆变器，其特征在于，还包括与所述控制器连接的并机通信接口，以实现多个并网逆变器之间的并机通信。
6. 根据权利要求1所述的太阳能光伏发电单相并网逆变器，其特征在于，所述输入保护开关和输出保护开关主要由继电器或接触器构成。
7. 根据权利要求1所述的太阳能光伏发电单相并网逆变器，其特征在于，所述输入保护开关和DC/DC变换单元之间还设有滤波单元，用于将太阳能电池输出的直流电通过滤波后再输入给DC/DC变换单元。
8. 根据权利要求1所述的太阳能光伏发电单相并网逆变器，其特征在于，所述DC/AC变换单元和输出保护开关之间还设有工频隔离变压器。
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