CN203722503U - 一种并网逆变器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于电力电子技术领域，提供了一种并网逆变器。本实用新型通过采用包括推挽逆变模块、波形调理模块、工频逆变模块以及输出滤波模块的并网逆变器，由推挽逆变模块将直流电源输出的直流电转换为正弦半波信号，并通过波形调理模块后生成连续的工频正弦半波信号，再由工频逆变模块将连续的工频正弦半波信号解调为连续的正弦波交流电，最后经过输出滤波模块进行滤波处理后馈入电网，整个并网逆变器中不存在直流量输出控制环节，通过正弦脉宽调制信号对推挽逆变模块实现准谐振软开关控制，提高了推挽逆变模块的电转换效率，通过主控电路对工频逆变模块进行开关驱动控制以获取正弦波交流电，降低了开关损耗，有助于提高并网逆变器的整机效率。
Description
技术领域
本实用新型属于电力电子技术领域，尤其涉及一种并网逆变器。
背景技术
随着全球常规化石能源的日益枯竭，新能源发电技术因其绿色环保的优点而获取广泛应用，为了使太阳能电池、风能发电机等所产生的电能转换为与电网中的交流电同频率和同相位的正弦波交流电，并将该正弦波交流电馈入电网，现有技术提供了一种单相并网逆变器，该单相并网逆变器中的DC/AC变换器是采用IGBT全桥逆变的方式实现的，且IGBT管是由主控电路所发出的高频率的SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation，正弦脉宽调制）信号进行驱动的，然而，而IGBT管在这样的驱动方式下会出现开关损耗增大的问题，而且在小型或微型并网逆变器中，IGBT管的开关损耗对整机效率的影响会更为突出，IGBT管的开关损耗越大，则并网逆变器的整机效率越低。因此，现有的单相并网逆变器存在整机效率低的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种并网逆变器，旨在解决现有的单相并网逆变器所存在的整机效率低的问题。
本实用新型是这样实现的，一种并网逆变器，连接直流电源和电网，包括主控电路、直流侧检测电路及交流侧检测电路，所述直流侧检测电路连接所述直流电源的正极和负极以及所述主控电路，所述交流侧检测电路连接所述并网逆变器的输出端和所述主控电路；
所述并网逆变器还包括：
推挽逆变模块、波形调理模块、工频逆变模块以及输出滤波模块；
所述推挽逆变模块的正输入端和负输入端分别连接所述直流电源的正极和负极，所述推挽逆变模块的第一控制端和第二控制端从所述主控电路获取正弦脉宽调制信号，所述波形调理模块的第一输入端和第二输入端分别连接所述推挽逆变模块的第一输出端和第二输出端，所述工频逆变模块的输入端连接所述波形调理模块的输出端，所述工频逆变模块的回路端与所述波形调理模块的回路端共接于所述推挽逆变模块的输出公共端，所述工频逆变模块的第一控制端、第二控制端、第三控制端及第四控制端连接所述主控电路，所述输出滤波模块的正输入端和负输入端分别连接所述工频逆变模块的正输出端和负输出端，所述输出滤波模块的正输出端和负输出端分别连接所述电网的正半周输入端和负半周输入端，所述输出滤波模块的正输出端和负输出端构成所述并网逆变器的输出端。
本实用新型通过采用包括推挽逆变模块、波形调理模块、工频逆变模块以及输出滤波模块的并网逆变器，由推挽逆变模块将直流电源输出的直流电转换为正弦半波信号，并通过波形调理模块后生成连续的工频正弦半波信号，再由工频逆变模块将连续的工频正弦半波信号解调为连续的正弦波交流电，最后经过输出滤波模块进行滤波处理后馈入电网，整个并网逆变器中不存在直流量输出控制环节，通过正弦脉宽调制信号对推挽逆变模块实现准谐振软开关控制，提高了推挽逆变模块的电转换效率，且通过主控电路对工频逆变模块进行开关驱动控制以获取正弦波交流电，降低了开关损耗，有助于提高并网逆变器的整机效率，解决了现有的单相并网逆变器所存在的整机效率低的问题。
附图说明
图1是本实用新型实施例所提供的并网逆变器的模块结构图；
图2是本实用新型实施例所提供的并网逆变器的示例电路结构图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
图1示出了本实用新型实施例所提供的并网逆变器的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分，详述如下：
并网逆变器100连接直流电源200和电网300，直流电源200可以是对光伏电池、燃料电池或者风力发电机的输出进行整流处理后得到的直流源。并网逆变器100包括主控电路101、直流侧检测电路102及交流侧检测电路103，直流侧检测电路102连接直流电源200的正极+和负极-以及主控电路101，交流侧检测电路103连接并网逆变器100的输出端和主控电路101。
并网逆变器100还包括：
推挽逆变模块104、波形调理模块105、工频逆变模块106以及输出滤波模块107；
推挽逆变模块104的正输入端和负输入端分别连接直流电源200的正极+和负极-，推挽逆变模块104的第一控制端和第二控制端从主控电路101获取正弦脉宽调制信号（即SPWM信号），波形调理模块105的第一输入端和第二输入端分别连接推挽逆变模块104的第一输出端和第二输出端，工频逆变模块106的输入端连接波形调理模块105的输出端，工频逆变模块106的回路端与波形调理模块105的回路端共接于推挽逆变模块104的输出公共端，工频逆变模块106的第一控制端、第二控制端、第三控制端及第四控制端连接主控电路101，输出滤波模块107的正输入端和负输入端分别连接工频逆变模块106的正输出端和负输出端，输出滤波模块107的正输出端和负输出端分别连接电网300的正半周输入端+和负半周输入端-，输出滤波模块107的正输出端和负输出端构成并网逆变器100的输出端。
直流侧检测电路102用于对直流电源200所输出的直流电进行检测并相应地反馈直流检测信号至主控电路101，交流侧检测电路103用于对并网逆变器100输出的交流电进行检测并相应地反馈交流检测信号至主控电路101，主控电路101根据直流检测信号和交流检测信号相应地输出SPWM信号控制推挽逆变模块104和输出开关控制信号控制工频逆变模块106，推挽逆变模块104对直流电源200输出的直流电进行转换以得到正弦半波信号，然后通过波形调理模块105对推挽逆变模块104所输出的正弦半波信号进行波形调整后得到连续的工频正弦半波信号，再由工频逆变模块106根据开关控制信号将连续的正弦半波信号转换为正弦交流电，并通过输出滤波模块107进行滤波处理后馈入电网300。
图2示出了本实用新型实施例所提供的并网逆变器的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分，详述如下：
作为本实用新型一实施例，推挽逆变模块104包括：
第一N型MOS场效应管Q1、第二N型MOS场效应管Q2以及高频变压器T1；
第一N型MOS场效应管Q1的栅极和第二N型MOS场效应管Q2的栅极分别为推挽逆变模块104的第一控制端和第二控制端，第一N型MOS场效应管Q1的漏极和第二N型MOS场效应管Q2的漏极分别连接高频变压器T1的初级绕组的同名端1和异名端2，高频变压器T1的初级绕组的抽头端3为推挽逆变模块104的正输入端，第一N型MOS场效应管Q1的源极与第二N型MOS场效应管Q2的源极的共接点作为推挽逆变模块104的负输入端，高频变压器T1的次级绕组的同名端4、异名端5及抽头端6分别为推挽逆变模块104的第一输出端、第二输出端及输出公共端。
作为本实用新型一实施例，波形调理模块105包括：
第一二极管D1、第二二极管D2以及第一电容C1；
第一二极管D1的阳极和第二二极管D2的阳极分别为波形调理模块105的第一输入端和第二输入端，第一二极管D1的阴极与第二二极管D2的阴极以及第一电容C1的第一端的共接点作为波形调理模块105的输出端，第一电容C1的第二端为波形调理模块105的回路端。
作为本实用新型一实施例，工频逆变模块106包括：
第一晶闸管S1、第二晶闸管S2、第三晶闸管S3以及第四晶闸管S4；
第一晶闸管S1的控制极、第二晶闸管S2的控制极、第三晶闸管S3的控制极以及第四晶闸管S4的控制极分别为工频逆变模块106的第一控制端、第二控制端、第三控制端及第四控制端，第一晶闸管S1的阳极与第三晶闸管S3的阳极的共接点为工频逆变模块106的输入端，第一晶闸管S1的阴极与第二晶闸管S2的阳极的共接点为工频逆变模块106的正输出端，第三晶闸管S3的阴极与第四晶闸管S4的阳极的共接点为工频逆变模块106的负输出端，第二晶闸管S2的阴极与第四晶闸管S4的阴极的共接点为工频逆变模块106的回路端。
作为本实用新型一实施例，输出滤波模块107包括：
第一电感L1、第二电感L2以及第二电容C2；
第一电感L1的第一端和第二电感L2的第一端分别为输出滤波模块107的正输入端和负输入端，第一电感L1的第二端与第二电容C2的第一端的共接点为输出滤波模块107的正输出端，第二电感L2的第二端与第二电容C2的第二端的共接点为输出滤波模块107的负输出端。
以下结合工作原理对上述的并网逆变器作进一步说明：
直流侧检测电路102对直流电源200所输出的直流电进行检测并相应地反馈直流检测信号至主控电路101，交流侧检测电路103对并网逆变器100输出的正弦交流电进行检测并相应地反馈交流检测信号至主控电路101，主控电路101根据直流检测信号和交流检测信号相应地分别输出SPWM信号（其占空比是连续正弦半波变化的）和开关控制信号至推挽逆变模块104和工频逆变模块106，第一N型MOS场效应管Q1和第二N型MOS场效应管Q2根据上述的SPWM信号实现相应的通断操作，并配合高频变压器T1对直流电源200输出的直流电进行转换以得到正弦半波信号，然后通过波形调理模块105对推挽逆变模块104所输出的正弦半波信号进行波形调整后得到连续的工频正弦半波信号，再由第一晶闸管S1、第二晶闸管S2、第三晶闸管S3以及第四晶闸管S4根据开关控制信号进行相应的通断操作以将上述连续的正弦半波信号转换为包含连续的正弦波信号的交流电，并通过输出滤波模块107进行滤波处理后馈入电网300。在上述工作过程中，主控电路101是对推挽逆变模块104进行最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，MPPT）控制。
本实用新型实施例通过采用包括推挽逆变模块、波形调理模块、工频逆变模块以及输出滤波模块的并网逆变器，由推挽逆变模块将直流电源输出的直流电转换为正弦半波信号，并通过波形调理模块后生成连续的工频正弦半波信号，再由工频逆变模块将连续的工频正弦半波信号解调为连续的正弦波交流电，最后经过输出滤波模块进行滤波处理后馈入电网，整个并网逆变器中不存在直流量输出控制环节，通过正弦脉宽调制信号对推挽逆变模块实现准谐振软开关控制，提高了推挽逆变模块的电转换效率，且通过主控电路对工频逆变模块进行开关驱动控制以获取正弦波交流电，降低了开关损耗，有助于提高并网逆变器的整机效率，解决了现有的单相并网逆变器所存在的整机效率低的问题。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种并网逆变器，连接直流电源和电网，包括主控电路、直流侧检测电路及交流侧检测电路，所述直流侧检测电路连接所述直流电源的正极和负极以及所述主控电路，所述交流侧检测电路连接所述并网逆变器的输出端和所述主控电路；其特征在于，所述并网逆变器还包括：
推挽逆变模块、波形调理模块、工频逆变模块以及输出滤波模块；
所述推挽逆变模块的正输入端和负输入端分别连接所述直流电源的正极和负极，所述推挽逆变模块的第一控制端和第二控制端从所述主控电路获取正弦脉宽调制信号，所述波形调理模块的第一输入端和第二输入端分别连接所述推挽逆变模块的第一输出端和第二输出端，所述工频逆变模块的输入端连接所述波形调理模块的输出端，所述工频逆变模块的回路端与所述波形调理模块的回路端共接于所述推挽逆变模块的输出公共端，所述工频逆变模块的第一控制端、第二控制端、第三控制端及第四控制端连接所述主控电路，所述输出滤波模块的正输入端和负输入端分别连接所述工频逆变模块的正输出端和负输出端，所述输出滤波模块的正输出端和负输出端分别连接所述电网的正半周输入端和负半周输入端，所述输出滤波模块的正输出端和负输出端构成所述并网逆变器的输出端。
2.如权利要求1所述的并网逆变器，其特征在于，所述推挽逆变模块包括：
第一N型MOS场效应管、第二N型MOS场效应管以及高频变压器；
所述第一N型MOS场效应管的栅极和所述第二N型MOS场效应管的栅极分别为所述推挽逆变模块的第一控制端和第二控制端，所述第一N型MOS场效应管的漏极和所述第二N型MOS场效应管的漏极分别连接所述高频变压器的初级绕组的同名端和异名端，所述高频变压器的初级绕组的抽头端为所述推挽逆变模块的正输入端，所述第一N型MOS场效应管的源极与所述第二N型MOS场效应管的源极的共接点作为所述推挽逆变模块的负输入端，所述高频变压器的次级绕组的同名端、异名端及抽头端分别为所述推挽逆变模块的第一输出端、第二输出端及输出公共端。
3.如权利要求1所述的并网逆变器，其特征在于，所述波形调理模块包括：
第一二极管D1、第二二极管D2以及第一电容C1；
所述第一二极管D1的阳极和所述第二二极管D2的阳极分别为所述波形调理模块的第一输入端和第二输入端，所述第一二极管D1的阴极与所述第二二极管D2的阴极以及所述第一电容C1的第一端的共接点作为所述波形调理模块的输出端，所述第一电容C1的第二端为所述波形调理模块的回路端。
4.如权利要求1所述的并网逆变器，其特征在于，所述工频逆变模块包括：
第一晶闸管、第二晶闸管、第三晶闸管以及第四晶闸管；
所述第一晶闸管的控制极、所述第二晶闸管的控制极、所述第三晶闸管的控制极以及所述第四晶闸管的控制极分别为所述工频逆变模块的第一控制端、第二控制端、第三控制端及第四控制端，所述第一晶闸管的阳极与所述第三晶闸管的阳极的共接点为所述工频逆变模块的输入端，所述第一晶闸管的阴极与所述第二晶闸管的阳极的共接点为所述工频逆变模块的正输出端，所述第三晶闸管的阴极与所述第四晶闸管的阳极的共接点为所述工频逆变模块的负输出端，所述第二晶闸管的阴极与所述第四晶闸管的阴极的共接点为所述工频逆变模块的回路端。
5.如权利要求1所述的并网逆变器，其特征在于，所述输出滤波模块包括：
第一电感L1、第二电感L2以及第二电容C2；
所述第一电感L1的第一端和所述第二电感L2的第一端分别为所述输出滤波模块的正输入端和负输入端，所述第一电感L1的第二端与所述第二电容C2的第一端的共接点为所述输出滤波模块的正输出端，所述第二电感L2的第二端与所述第二电容C2的第二端的共接点为所述输出滤波模块的负输出端。
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| CN105517650A (zh) * | 2014-08-01 | 2016-04-20 | 广州市浦来能源科技有限公司 | 多绕组反激式dc/ac变换电路 |
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