CN103904925A - 一种400Hz光伏逆变器 - Google Patents

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杨金明
张钱勇
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Abstract

本发明公开了一种400Hz光伏逆变器，包括：主电路、控制电路，所述主电路由储能模块、DC/AC逆变模块及LC滤波模块依次连接构成；所述储能模块与太阳能光伏板连接，所述LC滤波模块与交流负载连接；所述控制电路包括电压电流采样模块、数字化控制模块和高频驱动模块，所述数字化控制模块与电压电流采样模块的输出端、高频驱动模块的输入端相连，所述高频驱动模块的输出端与DC/AC逆变模块的驱动信号输入端相连；所述数字化控制模块包括芯片HT1118A，所述该芯片内部集成SHE-PWM模块。本发明控制简单，稳定可靠。

Description

一种400Hz光伏逆变器
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种400Hz光伏逆变器。
背景技术
光伏逆变器是新能源系统的重要电能变换机构，因此，逆变器工作状态的优劣直接关系到整个系统的正常运行。一个合理的400Hz光伏逆变器应当具备：1）电能质量容易提高，可闻噪声较小；2）对荧光灯负载，发光效率提高，闪烁现象明显降低，调光也相对比较容易实现；3）高频感应电动机负载可以直接运用，电动机中的谐波电流相对比较小，效率提高；4）滤波器中的电抗器和电容器，在数值和尺寸上都相对较小。
400Hz光伏逆变器由于其较高的输出频率，要想得到较好的输出电压波形，相对比较困难。传统的一些控制技术主要分类为模拟法、数字法和实时计算法。模拟法主要以SPWM技术为基础，以模拟电路、变压器和少量小规模数字电路为主要实现器件，其特点是电路复杂、体积大，已逐渐被淘汰。数字法主要以单片机的PWM口或并口，利用软件设置或编程，产生所需的PWM信号，另一数字法实现途径是以单片机和专用集成电路相结合，产生所需要的PWM信号，数字法的最大不足之处是所形成的PWM信号直流电压利用率低，存在低次谐波。实时计算法主要以DSP，依据矢量控制、直接转矩控制等算法产生PWM控制信号，其主要不足之处是成本高，开发复杂。如果将传统的控制技术直接运用于400Hz光伏逆变器，会导致输出电压谐波含量大，控制器响应速度慢，调节器设计难度加大，闭环控制设计难度大，系统稳定性差。
总而言之，传统的逆变技术难以适应400Hz光伏逆变器的特性，无法简单有效的消除谐波，稳定输出电压，提高响应速度。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种400Hz光伏逆变器。
本发明采用如下技术方案：
一种400Hz光伏逆变器，包括主电路、控制电路，
所述主电路由储能模块、DC/AC逆变模块及LC滤波模块依次连接构成；所述储能模块的输入端与太阳能光伏板连接，所述LC滤波模块的输出端与交流负载连接；
所述控制电路包括电压电流采样模块、数字化控制模块和高频驱动模块，所述数字化控制模块与电压电流采样模块的输出端、高频驱动模块的输入端相连，所述高频驱动模块的输出端与DC/AC逆变模块的驱动信号输入端相连；
所述数字化控制模块包括芯片HT1118A，所述该芯片内部集成SHE-PWM模块。
所述电压电流采样模块包括分别与储能模块输出端连接的直流母线电压采样模块及直流母线电流采样模块，及与LC滤波模块输出端连接的逆变电压采样模块。
本发明的有益效果：
（1）本发明采用高性能单相正弦波逆变控制芯片HT1118A作为控制核心，利用其内部集成SHE-PWM数码控制方法、响应速度快和实时控制能力，实现逆变系统的控制，输出电压低次谐波含量少，使得电路设计简单，整机系统体积小、重量轻；
（2）本发明采用输出电压峰值反馈，系统的动态特性优良，控制简单，稳定可靠；
（3）本发明实现光伏板电压转换为400Hz的交流电，高效环保，适合于正在兴起的高频微电网系统，具有广阔的前景。
附图说明
图1是本发明一种400Hz光伏逆变器的结构示意图；
图2是本发明一种400Hz光伏逆变器的闭环控制原理图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，本发明所述一种400Hz光伏逆变器，包括主电路和控制电路。所述主电路由储能模块101、DC/AC逆变模块102及LC滤波模块103依次连接构成，所述储能模块101的输入端与太阳能光伏板连接，所述DC/AC逆变模块102的输出端与LC滤波模块103的输入端相连，所述LC滤波模块103的输出端与交流负载连接。
所述控制电路包括电压电流采样模块、数字化控制模块104和高频驱动模块108，
所述电压电流采样模块包括直流母线电压采样模块105、直流母线电流采样模块106及逆变电压采样模块107；
所述数字化控制模块108与直流母线电压采样模块105、直流母线电流采样模块106、逆变电压采样模块107的输出端和高频驱动模块108的输入端相连，所述高频驱动模块108的输出端与DC/AC逆变模块102的驱动信号输入端相连。
所述直流母线电压采样模块105及直流母线电流采样模块106对储能模块的输出端电压、电流进行采样，采样信号传送到数字化控制模块，来进行过压、欠压和过流保护的判断。
所述逆变电压采样模块与LC滤波模块103的输出端连接，对输出的交流电进行采样，采样信号传送到数字化控制模块，作为反馈信号，芯片HT1118A通过调节SHE-PWM波占空比，使输出电压稳定在220V。
所述数字化控制模块包括芯片HT1118A，所述该芯片内部集成SHE-PWM模块。该模块以数码控制方式产生四路脉冲宽度调制信号，四路高频脉冲宽度调制信号频率为32kHz，通过高频驱动模块控制DC/AC逆变模块。
该控制芯片内部集成SHE-PWM这一数码控制算法。逆变器输出电压低次谐波含量少，整个系统体积相对较小，质量相对较轻。
所述高频驱动模块108包括高速驱动电路，用于驱动DC/AC逆变变换模块的开通与关断。
如图2所示，D1为整流二极管，Z1为齐纳二极管。滤波电路的输出电压Vo经R1接入电流型电压互感器TV原边，当输出电压Vo稳定时，图中1处电压有效值大约为3.8V，图中2处电压波形是幅值为3.5V的正弦半波正半周，该处接入HT1118A作为反馈电压。当输出电压Vo变化时，图中2处电压幅值相应变化，反馈给HT1118A，然后输出SHE-PWM波的占空比发生改变，稳定输出电压在220V。
本逆变器采用模拟电路拓扑结构简单，输出电压稳定性好，波形质量高，负载变化时瞬时性好，频率稳定性好，载波频率较高下系统体积相对较小。
本发明彻底解决了传统的逆变技术难以适应400Hz光伏逆变器的特性，无法简单有效的消除谐波，稳定输出电压，提高响应速度，特别适合于正在兴起的高频微电网系统。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种400Hz光伏逆变器，其特征在于，包括主电路、控制电路，
所述主电路由储能模块、DC/AC逆变模块及LC滤波模块依次连接构成；所述储能模块的输入端与太阳能光伏板连接，所述LC滤波模块的输出端与交流负载连接；
所述控制电路包括电压电流采样模块、数字化控制模块和高频驱动模块，所述数字化控制模块与电压电流采样模块的输出端、高频驱动模块的输入端相连，所述高频驱动模块的输出端与DC/AC逆变模块的驱动信号输入端相连；
所述数字化控制模块包括芯片HT1118A，所述该芯片内部集成SHE-PWM模块。
2.根据权利要求1所述的一种400Hz光伏逆变器，其特征在于，所述电压电流采样模块包括分别与储能模块输出端连接的直流母线电压采样模块及直流母线电流采样模块，及与LC滤波模块输出端连接的逆变电压采样模块。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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