CN202872688U - 双向逆变器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双向逆变器，所述双向逆变器设有微控制单元，所述的微控制单元通过MPPT控制器与DC/DC变换器控制相连，所述的微控制单元通过SPWM发生器与DC/AC变换器控制相连；所述的DC/DC变换器与所述的DC/AC变换器相连；所述的DC/DC变换器与蓄电池相连；所述的DC/AC变换器与电网相连；所述的微控制单元，用于光伏阵列电压电流检测、并网电压电流检测、电网电压同步检测。本实用新型的优点在于：最大限度地利用了太阳电池，提高了系统效率，能够在较大的直流输入电压范围内工作，且交流输出电压的稳定，在大容量的发电系统中能够输出失真度较小的正弦波，安全可靠。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种逆变器，具体地说是一种双向逆变器，属于逆变器领域。
背景技术
能源是现代社会和经济发展的动力，是人类生命存在和繁衍的生命线。传统化石能源的逐步耗竭，使能源危机已逐步逼近。中国21世纪的能源工业将是能源资源利用与环境保护可持续发展的改造型新工业，因此，合理调整能源结构，大力开发可再生能源和其它新能源，走多元化洁净能源发展道路，是我国社会可持续发展的必由之路。
传统的逆变器（inverter）是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电（一般为220V、50HZ正弦或方波）。即是一种将直流电（DC）转化为交流电（AC）的装置。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。广泛适用于空调、家庭影院、电动砂轮、电动工具、缝纫机、DVD、VCD、电脑、电视、洗衣机、抽油烟机、冰箱，录像机、按摩器、风扇、照明等。
分布式新能源发电以及分布式储能系统是一种新型的利用新能源并优化能源结构的电力系统，其核心单元是一种分布式双向逆变器系统，即可以实现光伏等新能源的接入，也可以实现对电池等储能装置的充放电控制，以及对应智能电网节点的调节。双向逆变器是电网或负载与储能装置之间的接口，能够应用于不同场合。1、并网模式：跟随电网或者其他电压源（如柴油机），利用光伏的直流电对蓄电池充电，同时经过双向逆变器之后供给负载或送入电网；2、离网模式：在没有电网的情况下，利用光伏的直流电对蓄电池充电，同时经过双向逆变器之后供给负载；3、混合模式：与其他电压源（如柴油机）一起给电网或负载供电，也可以利用电网或者其他电压源（如柴油机）反向对蓄电池组充电。
目前我国光伏发电系统主要是直流系统，即将太阳电池发出的电能给蓄电池充电，而蓄电池直接给负载供电，如我国西北地区使用较多的太阳能户用照明系统以及远离电网的微波站供电系统均为直流系统。这种系统结构简单，成本低廉，但是，由于负载直流电压的不同（如12Ｖ、24Ｖ、48Ｖ等），很难实现系统的标准化和兼容性，特别是民用电力，由于大多为交流负载，以直流电力供电的光伏电源很难作为商品进入市场。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型设计了一种双向逆变器，最大限度地利用了太阳电池，提高了系统效率，能够在较大的直流输入电压范围内工作，且交流输出电压的稳定，.在大容量的发电系统中能够输出失真度较小的正弦波，安全可靠。
本实用新型的技术方案为：
一种双向逆变器，所述双向逆变器设有微控制单元，所述的微控制单元通过MPPT控制器与DC/DC变换器控制相连，所述的微控制单元通过SPWM信号发生器与DC/AC变换器控制相连；
所述的DC/DC变换器与所述的DC/AC变换器相连；所述的DC/DC变换器与蓄电池相连；所述的DC/AC变换器与电网相连；
进一步地，所述的微控制单元为Atmega16单片机、dsPIC单片机或DSP微处理器，用于光伏阵列电压电流检测、并网电压电流检测、电网电压同步检测。
进一步地，所述的蓄电池为太阳能电池。
进一步地，所述的DC/DC变换器，将蓄电池输出的直流电变换为300-400V直流电，为Boost升压斩波电路；所述的DC/DC变换器，将直流电逆变为220V/50Hz的交流电，为单相全桥逆变电路；所述微控制单元，一方面控制DC/DC环节，实现电池最大功率点跟踪，另一方面控制DC/AC环节，保证输出的正弦电流与电网相电压同频同相。
所述的Boost升压斩波电路能够在限定的范围内调节蓄电池的输出电压，使其具有最大功率输出。
所述的SPWM能够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。
所述的SPWM发生器通过HT1215单相稳压纯正弦波逆变芯片发生PWM信号,驱动单相全桥导通。
双向逆变器可用于纯交流母线型风光柴互补发电系统中蓄电池的充、放电控制，实现系统中能量的双向流动。风光柴互补发电系统是依据太阳能和风能在空间与时间上的互补特性而建立起来的，该系统对于解决边陲地区的能源供应问题提供了一个良好途径。
双向逆变器不仅依据系统运行状态对直流侧电压进行控制，还在能量流动的过程中使得功率因数接近1，并尽量减少电流中的谐波含量，使整个系统运行稳定。
本实用新型逆变器输出可采用电流控制方式，无需控制其幅值，只需控制其频率和相位，首先用无隔离的变换器将光伏电池组件转换的直流电压提升到逆变器并网所需的直流电压,再经过逆变与电网相连,逆变环节采用纯正弦波单相逆变芯片, 发生脉冲宽度调制驱动信号,实现高功率因数正弦波电流馈送。
本实用新型的优点在于：最大限度地利用了太阳电池，提高了系统效率，能够在较大的直流输入电压范围内工作，且交流输出电压的稳定，在大容量的发电系统中能够输出失真度较小的正弦波，安全可靠。
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
附图说明
图1为本实用新型实施例双向逆变器的结构示意图框图。
具体实施方式
以下对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例1
如图1所示，一种双向逆变器，所述双向逆变器设有MCU (微控制单元)，所述的微控制单元通过MPPT控制器（最大功率点跟踪）与DC/DC变换器控制相连，所述的微控制单元通过SPWM（正弦波脉冲宽度调制波形）信号发生器与DC/AC变换器控制相连；
所述的DC/DC变换器与所述的DC/AC变换器相连；所述的DC/DC变换器与蓄电池相连；所述的DC/AC变换器与电网相连；
所述的微控制单元为Atmega16单片机、dsPIC单片机或DSP微处理器，例如TMS320F2808型处理器，用于光伏阵列检测、并压电网检测、电网电压同步检测。
所述的蓄电池为太阳能电池。
所述的DC/DC变换器，将蓄电池输出的直流电变换为300-400V直流电，为Boost升压斩波电流；所述的DC/DC变换器，将直流电逆变为220V/50Hz的交流电，为单相全桥逆变电路；所述微控制单元，一方面控制DC/DC环节，实现电池最大功率点跟踪，另一方面控制DC/AC环节，保证输出的正弦电流与电网相电压同频同相。
所述的Boost升压斩波电流能够在限定的范围内调节蓄电池的输出电压，使其具有最大功率输出。
所述的SPWM能够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。
所述的SPWM发生器通过HT1215单相稳压纯正弦波逆变芯片发生PWM信号,驱动单相全桥导通。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种双向逆变器，其特征在于：所述双向逆变器设有微控制单元，所述的微控制单元通过MPPT控制器与DC/DC变换器控制相连，所述的微控制单元通过SPWM信号发生器与DC/AC变换器控制相连；
所述的DC/DC变换器与所述的DC/AC变换器相连；所述的DC/DC变换器与蓄电池相连；所述的DC/AC变换器与电网相连；
所述的微控制单元，用于光伏阵列电压电流检测、并网电压电流检测、电网电压同步检测。
2.根据权利要求1所述的双向逆变器，其特征在于：所述的微控制单元为Atmega16单片机或dsPIC单片机。
3.根据权利要求1所述的双向逆变器，其特征在于：所述的微控制单元为DSP微处理器。
4.根据权利要求2或3所述的双向逆变器，其特征在于：所述的DC/DC变换器，将蓄电池输出的直流电变换为300-400V直流电，为Boost升压斩波电路；所述的DC/DC变换器，将直流电逆变为220V/50Hz的交流电，为单相全桥逆变电路；所述微控制单元，一方面控制DC/DC环节，实现电池最大功率点跟踪，另一方面控制DC/AC环节，保证输出的正弦电流与电网相电压同频同相。
5.根据权利要求1所述的双向逆变器，其特征在于：所述的蓄电池为太阳能电池。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103915884A (zh) * | 2014-04-22 | 2014-07-09 | 武汉理工大学 | 基于太阳能发电的船舶应急电源系统 |
| CN109951091A (zh) * | 2019-03-20 | 2019-06-28 | 浙江大学 | 一种两级式单相软开关逆变器电路及其调制方法 |
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