CN106469924A - 一种新型光伏太阳能逆变电源 - Google Patents

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高崇民
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Abstract

­­­­本发明提供了一种新型光伏太阳能逆变电源，包括太阳能电池板、太阳能充放电控制器、蓄电池、逆变器、市电补充充电器，太阳能电池板与市电补充充电器连接太阳能充放电控制器输入端，充放电控制器输出端连接蓄电池输入端，蓄电池输出端连接逆变器，太阳能电池板采用单晶硅太阳能电池板，蓄电池采用国产ST系列太阳能储能铅酸电池，在逆变器逆变单元中接入高频率、耐高压、大电流的电力半导体器件来控制电源电压变化，本发明采用光伏太阳能作为电源，节能、环保，同时接入电力半导体器件实现全控型自动关断防止误导通保护逆变电源，是一种高效率、高性能的逆变系统。

Description

一种新型光伏太阳能逆变电源
技术领域
本发明专利属于逆变电源技术领域，尤其涉及一种新型光伏太阳能逆变电源。
背景技术
能源一直以来都是人类赖以生存和发展的基础，是社会经济可持续发展的重要物质保障。能源的储量正日趋枯竭，能源需求、环境保护和社会发展的巨大压力使大力开发太阳能资源变得尤为重要。以太阳能为代表的可再生能源由于其环保和永不枯竭等特点越来越受到人们的青睐。太阳能作为一种可再生能源，它洁净无污染，可持续利用，有着广阔的应用前景，光伏发电技术也越来越受到人们的关注，随着光伏组件价格的不断降低和光伏术的发展，太阳能光伏发电系统将逐渐由现在的补充能源向替代能源过渡。
太阳能一般指太阳光的辐射能量，太阳能光伏发电可以为各种系统提供各种完美的电源变换和接入方案，主要用于可再生能源并网发电系统、离网型村落供电系统和户外供电，并可为电网延伸困难的地区通信，交通路灯照明等提供电力，太阳能在可再生能源领域拥有广泛的应用前景。如将太阳能用于逆变电源。
目前现有的逆变电源都是采用电池供电，所用的电池又需要充电，所以即浪费能源，又使得成本高。
发明专利内容
为了解决上述问题，本发明专利提供了一种高性能、高效率，节能、环保的技术方案：
一种新型光伏太阳能逆变电源，包括太阳能电池板、太阳能充放电控制器、蓄电池、逆变器、市电补充充电器，太阳能电池板与市电补充充电器连接太阳能充放电控制器输入端，充放电控制器输出端连接蓄电池输入端，蓄电池输出端连接逆变器。
作为优选，太阳能充放电控制器采用脉宽调制芯片A1，脉宽调制芯片A1的1脚和9脚通过电容C22接地2脚分别通过电阻R16和电容C20接地，5脚和7脚通过电容C17接地，6脚通过电阻R15接地，8脚通过电解电容C16接地，10脚通过电阻R30接地，12脚接地，16脚通过电容C20接地，2脚和16脚之间连接电阻R14，16脚还依次通过电阻R17和电位器W1接地。
作为优选，太阳能充放电控制器还包括接入光耦A5，光耦的8脚通过电阻R18接入脉宽调制芯片的13脚，5脚与8脚之间接线端子接入电位器W2再接地，脉宽调制芯片A1与光耦A5形成闭环结构电路。
作为优选，逆变器逆变电路中的电源调压电路包括开关IGBT、二极管VF1、二极管VF2、电感Ld、电容C，IGBT开关并联二极管VF1，二极管VF2接入IGBT开关输出端，IGBT开关与二极管VF1并联电路再串接电感Ld，电容C接入电源调压电路的输出端。
作为优选，逆变器逆变电路由两组并联网络串接组成，IGBT1开关输出端接入IGBT2开关一个输入端与串联的两个二极管VF3、二极管VF4组成一组并联网络，IGBT3开关输出端接入IGBT4开关一个输入端与串联的两个二极管VF5、二极管VF5组成另一组并联网络，两组相同并联网络串联接入逆变器输出端U2。
本发明专利具有以下有益效果：
1、本发明专利太阳能充放电控制器采用脉宽调制芯片，对蓄电池实施过充电、欠压保护，以免因蓄电池过度放电而损坏。
2、本发明专利采用光伏太阳能采作为电源，节省能源，环保，逆变电源达到国际先进的水平，其光电转换达15％，逆变器的效率也在90％以上。
3、本发明专利采用高频率、耐高压、耐大电流的全控型自关断开关，可以通过容错信号迅速关断误导通的器件，提高系统可靠性。
附图说明
图1为本发明专利的连接结构图；
图2为本发明专利的太阳能充放电控制器原理图;
图3为本发明专利逆变器电路图；
图4为本发明专利电压波形图；
图5为本发明专利电源调压电路图；
图6为本发明专利恒流框图。
具体实施方式
为使本发明专利的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明专利的实施方式作进一步地详细描述。
如图1所示的一种新型光伏太阳能逆变电源，包括太阳能电池板1、太阳能充放电控制器3、蓄电池4、逆变器5、市电补充充电器2，太阳能电池板1与市电补充充电器2连接太阳能充放电控制器3输入端，太阳能充放电控制器3输出端连接蓄电池4输入端，蓄电池4输出端连接逆变器5，太阳能电池板1是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分，起作用是将太阳能转化为电能或送往蓄电池4中储存起来或推动负载工作，太阳能电池板1的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本，本发明专利的800W电源输出选用单晶硅太阳能电池板，单晶硅电池板的转换效率较其他材质的太阳能电池性价比高。
如图2所示的太阳能充放电控制器3原理图，太阳能充放电控制器3采用脉宽调制芯片A1，脉宽调制芯片A1的1脚和9脚通过电容C22接地2脚分别通过电阻R16和电容C20接地，5脚和7脚通过电容C17接地，6脚通过电阻R15接地，8脚通过电解电容C16接地，10脚通过电阻R30接地，12脚接地，16脚通过电容C20接地，2脚和16脚之间连接电阻R14，16脚还依次通过电阻R17和电位器W1接地。1脚和9脚之间输出电压，太阳能充放电控制器还包括接入光耦A5，光耦的8脚通过电阻R18接入脉宽调制芯片A1的13脚，5脚与8脚之间接线端子接入电位器W2再接地，电容C21连接电阻R19和电位器W2接入光耦A5，脉宽调制芯片A1 11、14脚和光耦A5 5脚输出调制脉冲，脉宽调制芯片A1的13脚连接电阻R13与15脚相连，电容C18串联电阻R14再并联电容C19，串联电容C22后接地，脉宽调制芯片A1与光耦A5形成闭环结构电路。本发明专利蓄电池采用国产ST系列太阳能储能铅酸电池，其性能特点采用高纯度高锡铅合金及超纯电解液，电池自放电小，深循环设计平均寿命在5年以上，20%放电可循环2200次以上，本发明专利采用蓄电池电瓶的最佳温度为25℃，蓄电池连接逆变器电路。
在本使用新型中，需要全控性的（能够自关断）开关器件，可以高速开关、耐高压和大电流，所以本发明专利选取IGBT作为开关器件，如图3所示的逆变器5电路图，逆变器5逆变电路由两组并联网络串接组成，IGBT1开关输出端接入IGBT2开关一个输入端与串联的两个二极管VF3、二极管VF4组成一组并联网络，IGBT3开关输出端接入IGBT4开关一个输入端与串联的两个二极管VF5、二极管VF5组成另一组并联网络，两组相同并联网络串联接入逆变器5输出端U2。IGBT1，IGBT4同时导通，此时IGBT2，IGBT3截止，电流经IGBTI到负载，再经IGBT4形成回路，输出电压为负半周。IGBTl，IGBT4截止时，IGBT2，IGBT3 导通，输出电压为正半周，为防止直通，IGBTl，IGBT4导通后经一定的延时， IGBT2、IGBT3才导通。这样经逆变后的电压波形如图4，为了实现调压，在逆变电路5中增加调压电路，如图5所示，电源调压电路包括IGBT开关、二极管VF1、二极管VF2、电感Ld、电容C，IGBT开关并联二极管VF1，二极管VF2接入IGBT开关输出端，IGBT开关与二极管VF1并联电路再串接电感Ld，电容C接入电源调压电路的输出端。当IGBT导通时，VF2截止，电源在给负载提供能量的同时电容C储能增加，输出电压U和输出电流i按指数规律增加，电感主要起限流滤波作用。当IGBT关断时，VF1起续流作用，C中储能经过负载形成回路释放。通过调节IGBT的导通与关断的时间比，就可以改变其输出的直流电压的大小。
如图6所示的是逆变器工作图，采用IC控制板及89C51单片机系统h，电源输入EMI滤液a，接入不可控整流电路b，再通过IGBT全桥逆变电路c后连接主变电路d,经过二次滤波电路e输出电压U1，二次滤波电路e连接输出及假负载电路f后一部分连接反馈电路g，一部分输出显示j，反馈电路g将信号反馈给IC控制板及89C51单片机系统h，手动或自动调整电路k连接IC控制板及89C51单片机系统h，电位器m接入手动或自动调整电路k后接地，通过该装置实现本系统的恒流运行。本发明专利无论从设计上还是实际使用效果上均达到国际先进的水平，其光电转换达15%,逆变器的效率也在90%以上，本发明专利从能源环保的角度来讲能够让用户获得较大的性价比，而且充分利用太阳能，风能，生物能等绿色能源，对于缓解石化能源紧缺，保护地球资源，净化空气有着不可低估的意义。
上述实施例只是本发明专利的较佳实施例，并不是对本发明专利技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利专利的权利保护范围内。

Claims (5)

1.一种新型光伏太阳能逆变电源，包括太阳能电池板（1）、太阳能充放电控制器（3）、蓄电池（4）、逆变器（5）、市电补充充电器（2），其特征在于：所述太阳能电池板（1）与所述市电补充充电器（2）连接所述太阳能充放电控制器（3）输入端，所述充放电控制器（3）输出端连接所述蓄电池（4）输入端，所述蓄电池（4）输出端连接所述逆变器（5）。
2.根据权利要求1所述的一种新型光伏太阳能逆变电源，其特征在于：所述太阳能充放电控制器采用脉宽调制芯片（A1），所述脉宽调制芯片A1的（1）脚和（9）脚通过电容（C22）接地（2）脚分别通过电阻（R16）和电容（C20）接地，（5）脚和（7）脚通过电容（C17）接地，（6）脚通过电阻（R15）接地，（8）脚通过电解电容（C16）接地，（10）脚通过电阻（R30）接地，（12）脚接地，（16）脚通过电容（C20）接地，（2）脚和（16）脚之间连接电阻（R14），（16）脚还依次通过电阻（R17）和电位器（W1）接地。
3.根据权利要求2所述的一种新型光伏太阳能逆变电源，其特征在于：所述太阳能充放电控制器还包括接入光耦（A5），所述光耦的（8）脚通过电阻（R18）接入所述脉宽调制芯片的（13）脚，（5）脚与（8）脚之间接线端子接入电位器（W2）再接地，所述脉宽调制芯片（A1）与所述光耦（A5）形成闭环结构电路。
4. 根据权利要求1所述的一种新型光伏太阳能逆变电源，其特征在于：所述电源调压电路包括开关（IGBT）、二极管（VF1）、二极管（VF2）、电感（Ld）、电容（C），所述开关（IGBT）并联所述二极管（VF1），所述二极管（VF2）接入所述开关（IGBT）输出端，所述开关（IGBT）与所述二极管（VF1）并联电路再串接所述电感(Ld)，所述电容(C)接入所述电源调压电路的输出端。
5. 根据权利要求4所述的一种新型光伏太阳能逆变电源，其特征在所述逆变器(4)逆变电路由两组并联网络串接组成，所述开关(IGBT1)输出端接入所述开关（IGBT2）一个输入端与串联的两个所述二极管（VF3）、所述二极管（VF4）组成一组并联网络，两组相同并联网络串联接入所述逆变器（4）输出端。
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