CN201966825U - 并网寄生逆变器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型揭示一种并网寄生逆变器，该并网寄生逆变器包括DC/DC相对恒流调节电路，控制该DC/DC相对恒流调节电路的过零换流组件；所述DC/DC相对恒流调节电路具有直流电能的输入端和过零换流信号的输入端，所述过零换流信号是由所述过零换流组件从电网中采集而来，用于控制所述DC/DC相对恒流调节电路输出的电能并入电网后与电网中的电能相一致。该并网寄生逆变器输出的电能能主动适应失真了的电网正弦波及多种不同频率和不规则的波形，对电网中电能的电压和频率没有限制，能适应各地区不同电网的并网，同时具有电能利用率高，抗电磁干扰的性能佳的特征。
Description
技术领域
本实用新型涉及逆变器的技术领域，尤其涉及一种应用于并网系统中的寄生逆变器。
背景技术
众所周知，逆变器是一种将直流电(DC)转换为交流电(AC)的电子装置，已被广泛的应用于人们的生活中。现有的逆变器有很多种，根据发电源的不同，分为煤电逆变器，太阳能逆变器，风能逆变器，核能逆变器等；根据用途不同，分为独立控制逆变器，并网逆变器。而随着作为可再生能源的太阳能的越来越广泛的应用，如光伏并网系统中，光伏并网逆变器是将太阳能电池板所输出的直流电转换成符合公共电网要求的交流电而必不可少的设备。
如图1所示为现有的一种并网逆变器，太阳能电池板阵列输出的电压首先经过BOOST升压电路升成400V～600V的直流电压，功率点跟踪调节通过电压采样和电流采样跟踪到太阳能电池板阵列输出的最大功率点，同时，由一单片机对采集到的市电的频率、相位和电压进行修正后一并输入到H桥逆变电路中转换成交流电，再经过低通滤波器滤出工频交流电，由隔离变压器处理后并入电网，图2为并网后的波形图。
然现有的并网逆变器村在以下缺陷：
1)现有的并网逆变器输出的交流电只能为固定的频率和电压的交流电，也就是说，这种逆变器要求电网中的交流电与逆变器中输出的交流电频率、相位和电压相对准。而世界各国的电网频率和电压不尽相同，因此这种逆变器的使用范围受到一定的限制，对于不同的电网则需要配备不同的标准逆变器。
2)电能消耗较大，电能利用率降低。太阳能电池板阵列输出的电压经过BOOST升压要消耗1.5～3％的电能，H桥逆变电路要消耗2～3％的电能，隔离变压器要消耗1～1.5％的电能，这3项总消耗就是4.5％。
3)电能经过多次的输入输出后，受到的电磁干扰较大。
鉴于此，有待于提出一种新的并网逆变器，以克服现有技术中的缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提出一种新型的并网寄生逆变器，其通过寄生而来的逆变电能，能主动适应电网中失真了的工频正弦波及多种不同频率和不规则的波形，同时具有电能利用率高，抗电磁干扰的性能佳的特征。
为实现上述目的，本实用新型提出如下技术方案：一种并网寄生逆变器，一种并网寄生逆变器，该并网寄生逆变器包括DC/DC相对恒流调节电路，控制该DC/DC相对恒流调节电路的过零换流组件；所述DC/DC相对恒流调节电路具有直流电能的输入端和过零换流信号的输入端，所述过零换流信号是由所述过零换流组件从电网中采集而来，用于控制所述DC/DC相对恒流调节电路输出的电能并入电网后与电网中的电能相一致。
其中，所述DC/DC相对恒流调节电路包括复数恒流组件和电阻。
所述复数恒流组件为MOS管或IGBT管。
所述过零换流组件包括光电耦合器及电阻。
所述DC/DC相对恒流调节电路输出的电能在并入电网之前仍为直流电能。
所述DC/DC相对恒流调节电路输出的电能并入电网后与电网中的电能的波形相一致。
所述DC/DC相对恒流调节电路输出的电能是经过隔离变压器或低通滤波器处理后并入电网中的。
所述DC/DC相对恒流调节电路的直流电能的输入端输入的是经最大功率点跟踪调节后的太阳能电池板阵列转化而来的电能。
所述DC/DC相对恒流调节电路输出的电能在并网时能主动适应失真了的电网正弦波及多种不同频率和不规则的波形。
DC/DC相对恒流调节电路一方面受功率跟踪电路调节而保证了其输出最大值，另一方面，受电网过零信号的控制完成逆变动作，且逆变后的电能根据实际情况，选择是否经过隔离变压器隔离或非隔离后再并入电网中。当然，本实用新型的并网寄生逆变器输入的直流电源不限于太阳能电池板阵列的电源，可以是任何其他形式的能源转换来的直流电能。
与现有技术相比，本实用新型所揭示并网寄生逆变器由于并入电网前都是相对恒流的直流电，到了电网才表现为交流电特征，因此其电能利用率高；且该并网寄生逆变器输出的电能对电网中电能的电压和频率没有限制，能主动适应失真了的工频正弦波及多种不同频率和不规则的波形，能适应各地区不同电网的并网，同时，由于整个电路没有交流成分，故EMC性能较好。
附图说明
图1为现有的并网逆变器的框架图；
图2为本实用新型并网寄生逆变器电能转换过程的框架图；
图3为本实用新型第一实施例的并网寄生逆变器的等效电路示意图；
图4为本实用新型第二实施例的并网寄生逆变器的等效电路示意图；
图5为本实用新型第三实施例的并网寄生逆变器的等效电路示意图；
图6为本实用新型的并网寄生逆变器输出的电能并网后的波形示意图；
图7为本实用新型的并网寄生逆变器输出的电能并网后对不同波形寄生形成的波形示意图。
具体实施方式
如图2所示，本实用新型所揭示的并网寄生逆变器为一受过零换流信号控制的DC/DC相对恒流调节电路，以太阳能电池板阵列输出的直流电能为例，经最大功率点跟踪调节(MPPT)后的直流电能，输入本实用新型的并网寄生逆变器的DC/DC相对恒流调节电路中，同时，过零换流组件通过电压采集和电流采集，检测到电网电压中的过零换流信号，该信号也输入该DC/DC相对恒流调节电路中进行PWM调节处理，DC/DC相对恒流调节电路时在该电网过零换流信号的控制下实现逆变动作而进行寄生电能的输出，也就是说，DC/DC相对恒流调节电路输出的电能在并入电网之前仍为直流电能。DC/DC相对恒流调节电路由MOS管(或IGBT管等能现实恒流输出的其他管子)，开关变压器，光电耦合器，运算放大器，单片机，电阻、电容、电感等组成，在不同功率的应用场合，则具体有不同的形式，以下则以大功率寄生逆变器，大功率非隔离寄生逆变器以及小功率寄生逆变器的实施方式进行说明。
图3所示为本使用新型并网寄生逆变器的第一实施例，该并网寄生逆变器为一大功率寄生逆变器，其DC/DC相对恒流调节电路由恒流组件1～4，电阻R1、R2组成，过零换流控制由换向组件OP1、OP2以及电阻R5、R6组成，其中，恒流组件1～4是MOS管或IGBT管，换向组件OP1、OP2为光电耦合器，恒流组件1和恒流组件3的输入端均皆有太阳能电池板阵列输出的400V的直流电，其两个输出端分别与隔离变压器的原绕组的1、2端相接，隔离变压器的副绕组的3、4端接公共电网。
以公共电网为220V的交流电来说，当公共电网接隔离变压器的3端为正，4端为负时，换向组件OP2导通，恒流组件1出高，恒流组件4出低，造成隔离变压器的1端高，2端低；当公共电网变为接隔离变压器的3端为负，4端为正时，换向组件OP1导通，恒流组件2出低，恒流组件3出高，造成隔离变压器的1端低，2端高。这样，电能通过隔离变压器的直流电能附着与电网，根据电网的波形及频率而进行逆变电能的输出，且输出的电能的波形和频率与电网的相符合，即该输出电能与电网电能间形成寄生关系，如工频的频率是50Hz即寄生成50Hz，工频的频率是60Hz即寄生成60Hz，工频是1Hz即寄生1Hz，工频是0Hz即寄生直流电。
图4为本实用新型并网寄生逆变器的第二实施例，该逆变器为一大功率非隔离寄生逆变器，与第一实施例相类似，DC/DC相对恒流调节电路也是由恒流组件1～4，电阻R1、R2组成，过零换流控制由换向组件OP1、OP2以及电阻R5、R6组成，逆变器输出的电能经低通滤波器处理后并入电网，且低通滤波器的1、2端接恒流组件1～4的两个输出端，3、4端接公共电网。
同理，以公共电网为220V的交流电来说，当公共电网接低通滤波器的3端为正，4端为负时，换向组件OP2导通，恒流组件1出高，恒流组件4出低，造成低通滤波器的1端高，2端低；当公共电网变为接低通滤波器的3端为负，4端为正时，换向组件OP1导通，恒流组件2出低，恒流组件3出高，造成低通滤波器的1端低，2端高。这样，电能通过低通滤波器的直流电能附着与电网，根据电网的波形及频率而进行逆变电能的输出，且输出的电能的波形和频率与电网的相符合。
图5为本实用新型并网寄生逆变器的第三实施例，该逆变器为一小功率寄生逆变器，该逆变器的DC/DC相对恒流调节电路由执行组件IC1A、IC1B，恒流组件R3，电阻R1、R2组成，过零换流控制由换向组件OP1、OP2以及电阻R5、R6组成，由于是适用于小功率的场合，因此执行组件IC1A、IC1B为运输放大器，恒流组件R3为电阻R3，换向组件OP1、OP2亦为光电耦合器。逆变后的电能输出至隔离变压器的1、2端，隔离变压器的3、4端接公共电网。
以12V的交流电为公共电网为例，当公共电网3端为正，4端为负时，换向组件OP2导通，执行组件IC1A出高，执行组件IC1B出低，造成隔离变压器1端为高，2端为低；当公共电网的3端为负，4端为正时，换向组件OP1导通，执行组件IC1A出低，执行组件IC1B出高，造成隔离变压器的1端为低，2端为高，这样电能通过隔离变压器的直流电能附着与电网，而电网的波形和频率无要求。
而当本实用新型的并网寄生逆变器的输出端不接电网时，逆变器将无法实现逆变过程，因此，这种情况下的逆变器只起直流恒流电源的作用。
综上，无论那种实施方式，本实用新型并网寄生逆变器都是将经过零换流控制的直流电注入电网，而产生和传统逆变器的使用结果一样的逆变电能，也就是以电网为宿主，把一股恒流的直流电力注入电网，波形是由电网正弦托举而成的，即形成寄生关系。如图6和图7所示的并网寄生逆变器输出的电能并网后的波形图，由图中亦可以看出，并网后的直流电已经主动的配合并网中不同波形的交流电的起伏变化，且几乎无任何功率因素需要调整。
本实用新型的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本实用新型的教示及揭示而作种种不背离本实用新型精神的替换及修饰，因此，本实用新型保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本实用新型的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种并网寄生逆变器，其特征在于：该并网寄生逆变器包括DC/DC相对恒流调节电路，控制该DC/DC相对恒流调节电路的过零换流组件；所述DC/DC相对恒流调节电路具有直流电能的输入端和过零换流信号的输入端，所述过零换流信号是由所述过零换流组件从电网中采集而来，用于控制所述DC/DC相对恒流调节电路输出的电能并入电网后与电网中的电能相一致。
2.如权利要求1所述的并网寄生逆变器，其特征在于：所述DC/DC相对恒流调节电路包括复数恒流组件和电阻。
3.如权利要求2所述的并网寄生逆变器，其特征在于：所述复数恒流组件为MOS管或IGBT管。
4.如权利要求1所述的并网寄生逆变器，其特征在于：所述过零换流组件包括光电耦合器及电阻。
5.如权利要求1所述的并网寄生逆变器，其特征在于：所述DC/DC相对恒流调节电路输出的电能在并入电网之前仍为直流电能。
6.如权利要求1所述的并网寄生逆变器，其特征在于：所述DC/DC相对恒流调节电路输出的电能并入电网后与电网中的电能的波形相一致。
7.如权利要求1所述的并网寄生逆变器，其特征在于：所述DC/DC相对恒流调节电路输出的电能是经过隔离变压器或低通滤波器处理后并入电网中的。
8.如权利要求1所述的并网寄生逆变器，其特征在于：所述DC/DC相对恒流调节电路的直流电能的输入端输入的是经最大功率点跟踪调节后的太阳能电池板阵列转化而来的电能。
9.如权利要求1所述的并网寄生逆变器，其特征在于：所述DC/DC相对恒流调节电路输出的电能在并网时能主动适应失真了的电网正弦波及多种不同频率和不规则的波形。
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