CN202384776U - 光伏发电系统 - Google Patents

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张杭
陈晓菊
陈龙虎
赵建荣
王在福
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    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Abstract

本实用新型公开了一种光伏发电系统，其组成：1.主电路部分：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
光伏电池组：用于把光能转换为电能。
Figure 949409DEST_PATH_IMAGE002
DC－DC变换模块：把光伏电池输出的电压升压到逆变所需要的直流电压，并实现MPPT（最大功率跟踪）。
Figure DEST_PATH_IMAGE003
逆变器：把由DC-DC模块得到的直流电逆变成与所需的工频交流电，实现并网。
Figure 121633DEST_PATH_IMAGE004
滤波器：滤除逆变得到交流电的高频分量。2.控制保护部分：
Figure 431392DEST_PATH_IMAGE001
控制器：完成DC－DC变换、最大功率跟踪、逆变并网控制。
Figure 502116DEST_PATH_IMAGE002
信号调理电路：把由霍尔元件采到的电压转换为dsp可以采样的电压。并检测电压、电流等信号，进行过压过流保护和过零检测。
Figure 555523DEST_PATH_IMAGE003
驱动电路：把dsp发出的3.3V的pwm信号转换为5v的pwm驱动信号驱动IGBT。

Description

光伏发电系统
技术领域
本实用新型涉及了一种用于光伏发电的系统，具体而言，是一种单相两级式光伏发电系统。
背景技术
光伏发电系统要做到尽量把光伏电池组的能量的利用率发挥到最大，还要实现安全并网，单纯实用一个逆变结构耦合因素多，为工程实施带来困难。
传统的光伏发电系统只能工作在并网模式和孤岛运行模式，而本发电系统可以实现两种模式下的切换。
实用新型内容
针对现有技术中存在的问题，本实用新型解决的主要技术问题是使光伏电池组高效利用，并可靠运行在并网与离网模式下。
本实用新型解决技术问题采用两级式结构，减少了耦合因素，适用于工程实施。采用了继电器切换方式，可以工作在并网和离网模式。
本实用新型采用的技术方案为：一种光伏发电系统，它包括主电路、控制电路及控制模块，其特征在于：所述主电路组成，                                                
Figure 201120572115X100002DEST_PATH_IMAGE001
光伏电池组：用于把光能转换为电能；DC－DC变换模块：把光伏电池输出的电压升压到逆变所需要的直流电压，并实现最大功率跟踪MPPT；
Figure 201120572115X100002DEST_PATH_IMAGE003
逆变器：把由DC-DC变换模块得到的直流电逆变成与所需的工频交流电，实现并网；
Figure 284718DEST_PATH_IMAGE004
滤波器：滤除逆变得到交流电的高频分量；所述控制电路组成，
Figure 788512DEST_PATH_IMAGE001
信号调理电路：把由霍尔元件采到的电压转换为dsp可以采样的电压，并检测电压、电流信号，进行过压过流保护和过零检测；驱动电路：把DSP发出的3.3V的PWM信号转换为5V的PWM驱动信号驱动IGBT；所述控制模块组成，
Figure 450754DEST_PATH_IMAGE001
控制器：完成DC－DC变换、最大功率跟踪、逆变并网控制。
系统中用的电压电流互感器是霍尔元件，能够准确的测量交直流电压而且可以把电压调整到一个合适的范围。过零检测电路对获得的信号进行了滤波处理后，然后用过零检测芯片实现的，有效的采到过零点，然后这样的信号供DSP获取。信号调理电路实现用于DSP的AD转换采样的电压范围，并对可能危害DSP的过电压进行了防护。
本实用新型的逆变过程采用双环控制（电压环、电流环），电压环用来实现稳定直流侧电压，电流环用来实现与电网电压同频同相的电流，保证纯有功输出，进一步减少耦合因素，提高控制可靠性。
进一步的是，采用过零点并网的方式，减少了对电网的冲击。
进一步的是，控制的目标电流是根据计算产生，每个周期的正弦波是标准正弦波，不会引起控制的震荡，而产生毛刺。
进一步的是，逆变器的直流侧可以挂接直流负载。
本实用新型的有益效果是：充分利用了光伏电池组的效率，并能安全的运行在并网和离网两种模式，转换效率高。并能为一定的直流负载供电。
附图说明
图1为本实用新型的系统框图。
图2为本实用新型的逆变环节的控制框图。
图3为本实用新型的过零检测电路原理简图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。
如图1所示本系统采用了两级式结构，避免了单级式控制的复杂。DC/DC模块主要用于实现最大功率跟踪。尽量提高光伏阵列的效率。逆变模块主要是产生工频电压供给负载或者连接到电网中，并维持直流侧电压Udc稳定。这就使本系统有个潜在的功能就是在直流侧挂接直流负载。
本实施例的光伏并网发电系统的主电路，控制电路及控制模块，由以下几部分组成：1.主电路部分：
Figure 837873DEST_PATH_IMAGE001
光伏电池组：用于把光能转换为电能。DC－DC变换模块：把光伏电池输出的电压升压到逆变所需要的直流电压，并实现MPPT（最大功率跟踪）。
Figure 285221DEST_PATH_IMAGE003
逆变器：把由DC-DC模块得到的直流电逆变成与所需的工频交流电，实现并网。
Figure 82276DEST_PATH_IMAGE004
滤波器：滤除逆变得到交流电的高频分量。2.控制保护部分：控制器：完成DC－DC变换、最大功率跟踪、逆变并网控制。
Figure 802287DEST_PATH_IMAGE002
信号调理电路：把由霍尔元件采到的电压转换为DSP可以采样的电压。并检测电压、电流等信号，进行过压过流保护和过零检测。
Figure 812968DEST_PATH_IMAGE003
驱动电路：把DSP发出的3.3V的PWM信号转换为5V的PWM驱动信号驱动IGBT。
如图2所示Uref是要稳定的直流侧电压，与测量得到的实际的直流侧电压相减后，进行PI调节得到交流侧参考电流的峰值。这便是电压环要完成的任务。该峰值与从电网中测量得到的电网电压的相位相乘得到要控制的目标瞬时值，然后把该值与实际值相减的差做PI调节后产生PWM信号控制IGBT的开关。
上面提到要检测电网电压的相位，这要用到过零点检测的办法。但在实际应用中，由霍尔元件检测得到的电网电压带有很多谐波，直接将其送给过零检测芯片的话，芯片的输出在过零点会产生很多跳变，而这些跳变会被DSP捕获，这样不能检测到真正的过零点。本实用新型系统中为了有效地检测到过零点，在过零检测芯片的输入端加了布特沃斯滤波器，滤除由霍尔元件得到的正弦波中的谐波，得到纯净的正弦波，这样便能有效地检测到真正的过零点。图3为本实用新型的过零检测电路原理简图。
虽然本发明以较佳实施例已公开如上，但实施例和附图并不是用来限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，但同样在本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (8)

1.一种光伏发电系统，它包括主电路、控制电路及控制模块；
所述主电路组成：                                                
Figure 632060DEST_PATH_IMAGE001
光伏电池组：用于把光能转换为电能；
Figure 728192DEST_PATH_IMAGE002
DC－DC变换模块：把光伏电池输出的电压升压到逆变所需要的直流电压，并实现最大功率跟踪MPPT；
Figure 439796DEST_PATH_IMAGE003
逆变器：把由DC-DC变换模块得到的直流电逆变成与所需的工频交流电，实现并网；
Figure 242667DEST_PATH_IMAGE004
滤波器：滤除逆变得到交流电的高频分量；
所述控制电路组成：
Figure 381524DEST_PATH_IMAGE001
信号调理电路：把由霍尔元件采到的电压转换为DSP可以采样的电压，并检测电压、电流信号，进行过压过流保护和过零检测；
Figure 964952DEST_PATH_IMAGE002
驱动电路：把DSP发出的3.3V的PWM信号转换为5V的PWM驱动信号给IGBT的驱动；
所述控制模块由控制器组成：完成DC－DC变换、最大功率跟踪、逆变并网控制。
2.根据权利要求1所述的光伏发电系统，其特征在于：它是一种单相两级式光伏并网发电系统，通过继电器的切换实现并网运行与带负载运行两种方式；逆变器的直流侧通过控制实现稳压，为一定的直流负载提供电能。
3.根据权利要求1所述的光伏发电系统，其特征在于：系统中用的电压电流互感器是霍尔元件，能够准确的测量交直流电压而且可以把电压调整到一个合适的范围。
4.根据权利要求1所述的光伏发电系统，其特征在于：过零检测电路，是对获得的信号进行了滤波处理后，然后用过零检测芯片实现的，有效的采到过零点，然后这样的信号供DSP获取。
5.根据权利要求1所述的光伏发电系统，其特征在于：所述信号调理电路实现用于DSP的AD转换采样的电压范围，并对可能危害DSP的过电压进行了防护。
6.根据权利要求1所述的光伏发电系统，其特征在于：逆变环节的控制中，采用了双环控制，所述双环控制是电压环和电流环，所述电压环用来实现稳定直流侧电压，所述电流环用来实现与电网电压同频同相的电流，保证纯有功输出。
7.根据权利要求1所述的光伏发电系统，其特征在于：所述逆变器的直流侧挂接直流负载。
8.根据权利要求1所述的光伏发电系统，其特征在于：采用过零点并网的方式。
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