CN204651943U - 一种分布式电源并网控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种分布式电源并网控制电路，包括微处理器模块及接在分布式电源与市电间依次相接的整流电路、升压电路、逆变电路、滤波电路和并网开关，微处理器模块的输入端接第一和第二电流采样电路、第一和第二电压采样电路，微处理器模块的输出端接第一和第二PWM控制模块及驱动电路，第一电流采样电路与逆变电路相接，第一电压采样电路与滤波电路相接，第二电流采样电路和第二电压采样电路与市电相接，第一PWM控制模块的输入端接第三电压采样电路，第三电压采样电路与整流电路相接，第二PWM控制模块的输入端接第四电压采样电路，第四电压采样电路与升压电路相接。本实用新型结构简单，设计合理，可靠性高，便于推广使用。

Description

一种分布式电源并网控制电路

技术领域

本实用新型属于逆变并网技术，具体涉及一种分布式电源并网控制电路。

背景技术

随着科学科技的不断进步，越来越多的设备需要通过电网来供电，而在大量设备需要同时用电时，可能会导致电网系统超过一定的负荷而瘫痪，此时需要调用备用的储能电站及储能系统来为电网供电，从而满足用电高峰时间段的供电，而分布式电源并网逆变系统作为一种电力系统有着广泛的应用。分布式电源通常是指发电功率在几千瓦至数百兆瓦的小型模块化、分散式、布置在用户附近的高效可靠的发电单元。

现有技术中的分布式电源并网系统由分布式电源、控制器、并网逆变器及配电系统组成，分布式电源输出的三相交流电通过控制器变换为直流电，再通过并网逆变器将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦波电流，馈入电网，从而实现并网。

但在上述分布式电源并网系统中，当分布式电源输出的三相交流电不稳定时，最终经并网逆变器输出的正弦波信号也可能与电网输出的正弦波信号不同，从而导致并网失败，也就是说，上述的分布式电源并网系统可靠性较差。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种分布式电源并网控制电路，其结构简单，设计合理，可靠性高，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种分布式电源并网控制电路，其特征在于：包括内部集成有模数转换器的微处理器模块以及接在分布式电源与市电之间且依次相接的整流电路、升压电路、逆变电路、滤波电路和并网开关，所述微处理器模块的输入端接有用于采集逆变电路输出的电流信号的第一电流采样电路、用于采集滤波电路输出的电压信号的第一电压采样电路、用于采集市电输出的电流信号的第二电流采样电路以及用于采集市电输出的电压信号的第二电压采样电路，所述微处理器模块的输出端接有第一PWM控制模块、第二PWM控制模块以及用于驱动并网开关的驱动电路，所述第一电流采样电路的输入端与所述逆变电路的输出端相接，所述第一电压采样电路的输入端与所述滤波电路的输出端相接，所述第二电流采样电路的输入端和所述第二电压采样电路的输入端均与市电相接，所述驱动电路的输出端与所述并网开关相接，所述第一PWM控制模块的输出端与所述升压电路的控制端相接，所述第二PWM控制模块的输出端与所述逆变电路的控制端相接，所述第一PWM控制模块的输入端接有用于采集整流电路输出的电压信号的第三电压采样电路，所述第三电压采样电路的输入端与所述整流电路的输出端相接，所述第二PWM控制模块的输入端接有用于采集升压电路输出的电压信号的第四电压采样电路，所述第四电压采样电路的输入端与所述升压电路的输出端相接。

上述的一种分布式电源并网控制电路，其特征在于：所述微处理器模块的输出端还接有用于显示频率信号和电压信号的显示模块。

上述的一种分布式电源并网控制电路，其特征在于：所述微处理器模块包括数字信号处理器DSP芯片TMS320C6211。

上述的一种分布式电源并网控制电路，其特征在于：所述第一PWM控制模块包括型号为KA3511的芯片U1，所述芯片U1的第9引脚与所述DSP芯片TMS320C6211的第B10引脚相接，所述芯片U1的第22引脚与所述升压电路的控制端相接，所述芯片U1的第3引脚与所述第三电压采样电路相接。

上述的一种分布式电源并网控制电路，其特征在于：所述第二PWM控制模块包括型号为KA3511的芯片U2，所述芯片U2的第9引脚与所述DSP芯片TMS320C6211的第B12引脚相接，所述芯片U2的第22引脚与所述逆变电路的控制端相接，所述芯片U2的第3引脚与所述第四电压采样电路相接。

上述的一种分布式电源并网控制电路，其特征在于：所述并网开关包括继电器HK4100F-DC5V-SH，所述继电器HK4100F-DC5V-SH的第3引脚与所述滤波电路的输出端相接，所述继电器HK4100F-DC5V-SH的第1引脚和第6引脚与所述市电相接，所述继电器HK4100F-DC5V-SH的第5引脚接地。

上述的一种分布式电源并网控制电路，其特征在于：所述驱动电路包括NPN三极管P1和电阻R1，所述DSP芯片TMS320C6211的第B14引脚通过所述电阻R1与所述NPN三极管P1的基极相接，所述NPN三极管P1的集电极与所述继电器HK4100F-DC5V-SH的第2引脚相接，所述NPN三极管P1的发射极接地。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型提供了一种分布式电源并网控制电路，其结构简单，设计合理。

2、本实用新型提供的分布式电源并网控制电路中包括并网开关，当分布式电源输出的三相交流电不稳定，最终导致滤波电路输出的正弦波信号与市电输出的正弦波信号不同时，则微处理器模块控制并网开关断开，并通过第一PWM控制模块调节升压电路输入端的发波时序的占空比和通过第二PWM控制模块调节逆变电路的输入端的发波时序的占空比使得滤波电路输出的正弦波信号与市电输出的正弦波信号相同，此时微处理器模块控制并网开关闭合，再次实现并网，可靠性高。

3、本实用新型提供的分布式电源并网控制电路便于推广使用。

综上所述，本实用新型结构简单，设计合理，可靠性高，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的分布式电源并网控制电路的原理框图。

图2为本实用新型的分布式电源并网控制电路的原理图。

图3为整流电路的示例图。

图4为升压电路的示例图。

图5为逆变电路的示例图。

图6为滤波电路的示例图。

图7为第一电压采样电路的示例图。

图8为第一电流采样电路的示例图。

图9为第二电压采样电路的示例图。

图10为第二电流采样电路的示例图。

图11为第三电压采样电路的示例图。

图12为第四电压采样电路的示例图。

附图标记说明:

1—微处理器模块；      2—分布式电源；        3—市电；

4—整流电路；          5—升压电路；          6—逆变电路；

7—滤波电路；          8—并网开关；          9—第一电流采样电路；

10—第一电压采样电路；            11—第二电流采样电路；

12—第二电压采样电路；            13—第一PWM控制模块；

14—第二PWM控制模块；            15—驱动电路；

16—第三电压采样电路；            17—第四电压采样电路；

18—显示模块。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括内部集成有模数转换器的微处理器模块1以及接在分布式电源2与市电3之间且依次相接的整流电路4、升压电路5、逆变电路6、滤波电路7和并网开关8，所述微处理器模块1的输入端接有用于采集逆变电路6输出的电流信号的第一电流采样电路9、用于采集滤波电路7输出的电压信号的第一电压采样电路10、用于采集市电3输出的电流信号的第二电流采样电路11以及用于采集市电3输出的电压信号的第二电压采样电路12，所述微处理器模块1的输出端接有第一PWM控制模块13、第二PWM控制模块14以及用于驱动并网开关8的驱动电路15，所述第一电流采样电路9的输入端与所述逆变电路6的输出端相接，所述第一电压采样电路10的输入端与所述滤波电路7的输出端相接，所述第二电流采样电路11的输入端和所述第二电压采样电路12的输入端均与市电3相接，所述驱动电路15的输出端与所述并网开关8相接，所述第一PWM控制模块13的输出端与所述升压电路5的控制端相接，所述第二PWM控制模块14的输出端与所述逆变电路6的控制端相接，所述第一PWM控制模块13的输入端接有用于采集整流电路4输出的电压信号的第三电压采样电路16，所述第三电压采样电路16的输入端与所述整流电路4的输出端相接，所述第二PWM控制模块14的输入端接有用于采集升压电路5输出的电压信号的第四电压采样电路17，所述第四电压采样电路17的输入端与所述升压电路5的输出端相接。

进一步的，如图1所示，本实施例中，所述微处理器模块1的输出端还接有用于显示频率信号和电压信号的显示模块18。

实际使用时，显示模块18可以为1602液晶显示屏。

如图2所示，本实施例中，所述微处理器模块1包括DSP芯片TMS320C6211。

如图2所示，本实施例中，所述第一PWM控制模块13包括型号为KA3511的芯片U1，所述芯片U1的第9引脚与所述DSP芯片TMS320C6211的第B10引脚相接，所述芯片U1的第22引脚与所述升压电路5的控制端相接，所述芯片U1的第3引脚与所述第三电压采样电路16的输出端相接。

如图2所示，本实施例中，所述第二PWM控制模块14包括型号为KA3511的芯片U2，所述芯片U2的第9引脚与所述DSP芯片TMS320C6211的第B12引脚相接，所述芯片U2的第22引脚与所述逆变电路6的控制端相接，所述芯片U2的第3引脚与所述第四电压采样电路17的输出端相接。

如图2所示，本实施例中，所述并网开关8包括继电器HK4100F-DC5V-SH，所述继电器HK4100F-DC5V-SH的第3引脚与所述滤波电路7的输出端相接，所述继电器HK4100F-DC5V-SH的第1引脚和第6引脚与所述市电3相接，所述继电器HK4100F-DC5V-SH的第5引脚接地。

如图2所示，本实施例中，所述驱动电路15包括NPN三极管P1和电阻R1，所述DSP芯片TMS320C6211的第B14引脚通过所述电阻R1与所述NPN三极管P1的基极相接，所述NPN三极管P1的集电极与所述继电器HK4100F-DC5V-SH的第2引脚相接，所述NPN三极管P1的发射极接地。

需要说明的是，本实用新型对整流电路4、升压电路5、逆变电路6和滤波电路7的具体电路不作限制，可以为现有技术中的任一种对应的电路，现举例如下：

示例性的，如图3所示，整流电路4由变压器TR1、整流桥BR1和电阻R2组成，变压器TR1的初级绕组的两端与分布式电源2的输出端相接，变压器TR1的次级绕组的两端分别接整流桥BR1的第一端子1和第二端子2，整流桥BR1的第三端子3与第四端子4之间接电阻R2。

示例性的，如图4所示，升压电路5由NMOS管Q1、NMOS管Q2、NMOS管Q3、NMOS管Q4，二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电感L1、电感L2、电容C1、电容C2、电容C3和电阻R3组成，NMOS管Q1的栅极、NMOS管Q2的栅极、NMOS管Q3的栅极和NMOS管Q4的栅极均与所述芯片U1的第22引脚相接，NMOS管Q1的源极与NMOS管Q3的源极相接，NMOS管Q2的漏极与NMOS管Q4的漏极相接，NMOS管Q1的漏极分别与NMOS管Q2的源极及电感L2的一端相接，电感L2的另一端分别与电容C1的一端和电容C2的一端相接，电容C1的另一端与电容C2的另一端相接，电容C1的另一端还与NMOS管Q2的漏极相接，NMOS管Q3的漏极分别与NMOS管Q4的源极及电感L1的一端相接，电感L1的另一端与电感L2的另一端相接，二极管D1的阳极与NMOS管Q1的漏极相接，二极管D1的阴极与NMOS管Q1的源极相接，二极管D2的阳极与NMOS管Q2的漏极相接，二极管D2的阴极与NMOS管Q2的源极相接，二极管D3的阳极与NMOS管Q3的漏极相接，二极管D3的阴极与NMOS管Q3的源极相接，二极管D4的阳极与NMOS管Q4的漏极相接，二极管D4的阴极与NMOS管Q4的源极相接，电容C3的一端与NMOS管Q3的源极相接，电容C3的另一端与NMOS管Q4的漏极相接，电阻R3与电容C3并联。

示例性的，如图5所示，逆变电路6由NMOS管Q5、NMOS管Q6、NMOS管Q7、NMOS管Q8，二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、电感L3、电容C4、和电阻R4组成，NMOS管Q5的栅极、NMOS管Q6的栅极、NMOS管Q7的栅极和NMOS管Q8的栅极均与所述芯片U2的第22引脚相接，NMOS管Q5的源极与NMOS管Q7的源极相接，NMOS管Q6的漏极与NMOS管Q8的漏极相接，NMOS管Q5的漏极分别与NMOS管Q6的源极及电阻R4的一端相接，电阻R4的另一端与电感L3的一端相接，电感L3的另一端与NMOS管Q7的漏极相接，NMOS管Q7的漏极还与NMOS管Q8的源极相接，二极管D5的阳极与NMOS管Q5的漏极相接，二极管D5的阴极与NMOS管Q5的源极相接，二极管D6的阳极与NMOS管Q6的漏极相接，二极管D6的阴极与NMOS管Q6的源极相接，二极管D7的阳极与NMOS管Q7的漏极相接，二极管D7的阴极与NMOS管Q7的源极相接，二极管D8的阳极与NMOS管Q8的漏极相接，二极管D8的阴极与NMOS管Q8的源极相接，电容C4的一端与NMOS管Q5的源极相接，电容C4的另一端与NMOS管Q6的漏极相接。

示例性的，如图6所示，滤波电路7由电感L4，电容C5和电阻R5组成，电感L4的一端与逆变电路6中NMOS管Q7的源极相接，电感L4的另一端分别与电容C5的一端和电阻R5的一端相接，电容C5的另一端和电阻R5的另一端均与逆变电路6中NMOS管Q8的漏极相接。

需要说明的是，本实用新型对第一电流采样电路9、第一电压采样电路10、第二电流采样电路11、第二电压采样电路12、第三电压采样电路16和第四电压采样电路17的具体电路不作限制，可以为现有技术中的任一种对应的采样电路，现举例如下：

示例性的，如图7所示，第一电压采样电路10由整流二极管D9，电阻R6和电阻R7组成，整流二极管D9的阳极与滤波电路7中的电阻R5的一端相接，整流二极管D9的阴极与电阻R6的一端相接，电阻R6的另一端分别与微处理器模块1的第D9引脚和电阻R7的一端相接，电阻R7的另一端接地。

示例性的，如图8所示，第一电流采样电路9由变压器TR2和电阻R8组成，电阻R8的一端分别与所述逆变电路6中的NMOS管Q7的源极和变压器TR2的初级绕组的一端相接，电阻R8的另一端与变压器TR2的初级绕组的另一端相接，变压器TR2的次级绕组的一端接地，另一端与微处理器模块1的第B9引脚相接。

示例性的，如图9所示，第二电压采样电路12由整流二极管D10，电阻R9和电阻R10组成，整流二极管D10的阳极与市电3相接，整流二极管D10的阴极与电阻R9的一端相接，电阻R9的另一端分别与微处理器模块1的第D10引脚和电阻R10的一端相接，电阻R10的另一端接地。

示例性的，如图10所示，第二电流采样电路11由变压器TR3和电阻R11组成，电阻R11的一端分别与变压器TR3的初级绕组的一端和市电3相接，电阻R11的另一端与变压器TR3的初级绕组的另一端相接，变压器TR3的次级绕组的一端接地，另一端与微处理器模块1的第C11引脚相接。

示例性的，如图11所示，第三电压采样电路16由电阻R12和R13组成，电阻R12的一端与整流电路4中的整流桥BR1的第四端子4相接，电阻R12的另一端分别与所述芯片U1的第3引脚和电阻R13的一端相接，电阻R13的另一端接地。

示例性的，如图12所示，第四电压采样电路17由电阻R14和R15组成，电阻R14的一端与升压电路5中的NMOS管Q3的源极相接，电阻R14的另一端分别与所述芯片U2的第3引脚和电阻R15的一端相接，电阻R15的另一端接地。

本实用新型的工作过程是：分布式电源2输出的三相交流电经整流电路4整流后输出低压直流电压，第三电压采样电路16将低压直流电压的采样电压输入至第一PWM控制模块13后，第一PWM控制模块13根据输入的采样电压调节输入至升压电路5的发波时序的占空比，使得升压电路5输出一定电压值的高压直流电压，第四电压采样电路17将此高压直流电压的采样电压输入至第二PWM控制模块14后，第二PWM控制模块14根据输入的采样电压调节输入至逆变电路6的发波时序的占空比，使得经过逆变电路6和滤波电路7输出的交流电与市电3相同，此时，第一电流采样电路9将从逆变电路6采样得到的采样电流输入至微处理器模块1，第一电压采样电路10将从滤波电路7采样得到的采样电压输入至微处理器模块1，第二电流采样电路11也将从市电3输出的采样电流输入至微处理器模块1，第二电压采样电压12也将从市电3输出的采样电压输入至微处理器模块1，此时微处理器模块1将第一电流采样电路9输出的采样电流与第二电流采样电路11输出的采样电流进行比较，并将第一电压采样电路10输出的采样电压与第二电压采样电路12输出的采样电压进行比较，当第一电流采样电路9输出的采样电流与第二电流采样电路11输出的采样电流相同，且第一电压采样电路10输出的采样电压与第二电压采样电路12输出的采样电压均相同时，则微处理器模块1输出高电平信号，驱动电路15驱动并网开关8闭合，从而实现并网。

另外，微处理器模块1还对第一电压采样电路10输出的采样电压和预设电压值进行比较，若确定第一电压采样电路10输出的采样电压过压或者欠压，微处理器模块1输出低电平信号，此时驱动电路15无法工作，进而并网开关8也无法闭合，所以此时将滤波电路7输出的交流电与市电断开，同时，微处理器模块1向第一PWM控制模块13和第二PWM控制模块14发送过压信号或欠压信号，使得第一PWM控制模块13再次调节输入至升压电路5的发波时序的占空比，第二PWM控制模块14再次调节输入至逆变电路6的发波时序的占空比，最终使得滤波电路7最终输出的交流电与市电3输出的交流电相同，此时，微处理器模块1输出高电平信号，驱动电路15驱动并网开关8闭合，从而实现并网。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种分布式电源并网控制电路，其特征在于：包括内部集成有模数转换器的微处理器模块(1)以及接在分布式电源(2)与市电(3)之间且依次相接的整流电路(4)、升压电路(5)、逆变电路(6)、滤波电路(7)和并网开关(8)，所述微处理器模块(1)的输入端接有用于采集逆变电路(6)输出的电流信号的第一电流采样电路(9)、用于采集滤波电路(7)输出的电压信号的第一电压采样电路(10)、用于采集市电(3)输出的电流信号的第二电流采样电路(11)以及用于采集市电(3)输出的电压信号的第二电压采样电路(12)，所述微处理器模块(1)的输出端接有第一PWM控制模块(13)、第二PWM控制模块(14)以及用于驱动并网开关(8)的驱动电路(15)，所述第一电流采样电路(9)的输入端与所述逆变电路(6)的输出端相接，所述第一电压采样电路(10)的输入端与所述滤波电路(7)的输出端相接，所述第二电流采样电路(11)的输入端和所述第二电压采样电路(12)的输入端均与市电(3)相接，所述驱动电路(15)的输出端与所述并网开关(8)相接，所述第一PWM控制模块(13)的输出端与所述升压电路(5)的控制端相接，所述第二PWM控制模块(14)的输出端与所述逆变电路(6)的控制端相接，所述第一PWM控制模块(13)的输入端接有用于采集整流电路(4)输出的电压信号的第三电压采样电路(16)，所述第三电压采样电路(16)的输入端与所述整流电路(4)的输出端相接，所述第二PWM控制模块(14)的输入端接有用于采集升压电路(5)输出的电压信号的第四电压采样电路(17)，所述第四电压采样电路(17)的输入端与所述升压电路(5)的输出端相接。

2.按照权利要求1所述的分布式电源并网控制电路，其特征在于：所述微处理器模块(1)的输出端还接有用于显示频率信号和电压信号的显示模块(18)。

3.按照权利要求1或2所述的分布式电源并网控制电路，其特征在于：所述微处理器模块(1)包括数字信号处理器DSP芯片TMS320C6211。

4.按照权利要求3所述的分布式电源并网控制电路，其特征在于：所述第一PWM控制模块(13)包括型号为KA3511的芯片U1，所述芯片U1的第9引脚与所述DSP芯片TMS320C6211的第B10引脚相接，所述芯片U1的第22引脚与所述升压电路(5)的控制端相接，所述芯片U1的第3引脚与所述第三电压采样电路(16)的输出端相接。

5.按照权利要求3所述的分布式电源并网控制电路，其特征在于：所述第二PWM控制模块(14)包括型号为KA3511的芯片U2，所述芯片U2的第9引脚与所述DSP芯片TMS320C6211的第B12引脚相接，所述芯片U2的第22引脚与所述逆变电路(6)的控制端相接，所述芯片U2的第3引脚与所述第四电压采样电路(17)的输出端相接。

6.按照权利要求3所述的分布式电源并网控制电路，其特征在于：所述并网开关(8)包括继电器HK4100F-DC5V-SH，所述继电器HK4100F-DC5V-SH的第3引脚与所述滤波电路(7)的输出端相接，所述继电器HK4100F-DC5V-SH的第1引脚和第6引脚与所述市电(3)相接，所述继电器HK4100F-DC5V-SH的第5引脚接地。

7.按照权利要求6所述的分布式电源并网控制电路，其特征在于：所述驱动电路(15)包括NPN三极管P1和电阻R1，所述DSP芯片TMS320C6211的第B14引脚通过所述电阻R1与所述NPN三极管P1的基极相接，所述NPN三极管P1的集电极与所述继电器HK4100F-DC5V-SH的第2引脚相接，所述NPN三极管P1的发射极接地。