CN213185489U - 一种光伏逆变器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种光伏逆变器，通过设置欠压保护电路，在蓄电池输出电压欠压时，欠压保护电路输出一个信号给PWM控制芯片的PWM脉冲使能端，PWM控制芯片停止工作，第一扩流电路、第二扩流电流不会因为欠压问题导致电路电流增大、温度升高，使得电路损耗降低，解决现有光伏逆变器电路损耗严重的问题；通过在欠压保护电路中设置第一电压比较器，采集蓄电池输出电压，并判断蓄电池输出电压是否欠压，当蓄电池输出电压欠压时，第一电压比较器的输出端输出一个高电平到PWM控制芯片的PWM脉冲使能端，PWM控制芯片停止工作。

Description

一种光伏逆变器

技术领域

本实用新型涉及逆变器技术领域，尤其涉及一种光伏逆变器。

背景技术

目前，光伏逆变器主要采用高频DC/AC变换技术，是将蓄电池接入变压器中心抽头的低压直流电经过直流升压模块逆变为高压交流电，再经过高频整流滤波电路整流成300V以上的高压直流电，最后通过工频逆变电路得到220V工频交流电供负载使用。其中，接入变压器中心抽头的低压直流电的高低直接影响设备的性能和使用寿命，尤其是当接入直流升压模块中变压器中心抽头的低压直流电欠压时，直流升压模块流过开关管的电流增大、温度升高，使得电路损耗严重。

因此，为了解决上述问题，本实用新型提出了一种光伏逆变器，当蓄电池接入变压器中心抽头的电压欠压时，切断开关管，使得电路损耗降低，解决现有光伏逆变器电路损耗严重的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种光伏逆变器，当蓄电池接入变压器中心抽头的电压欠压时，切断开关管，使得电路损耗降低，解决现有光伏逆变器电路损耗严重的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种光伏逆变器，其包括蓄电池、PWM控制芯片、变压器、第一扩流电路、第二扩流电路和欠压保护电路，欠压保护电路包括基准电压、第一电压比较器和自锁电路；

蓄电池的正极输出端分别与第一电压比较器的第一输入端和变压器的中心抽头电性连接，基准电压与第一电压比较器的第二输入端电性连接，第一电压比较器的输出端分别与自锁电路的控制端和PWM控制芯片的PWM脉冲使能端电性连接，自锁电路的输出端与第一电压比较器的第一输入端电性连接，PWM控制芯片的PWM1输出端和PWM2输出端分别与第一扩流电路的控制端和第二扩流电路的控制端一一对应电性连接，第一扩流电路和第二扩流电路的输出端分别与变压器原边的一端及其另一端一一对应电性连接，变压器的副边输出高压交流电。

在以上技术方案的基础上，优选的，第一电压比较器包括电阻R44、电阻R47、电容C25、二极管D14和第一运算放大器LM324；

蓄电池的正极输出端通过电阻R44与第一运算放大器LM324的反相输入端电性连接，基准电压通过电阻R47与第一运算放大器LM324的同相输入端电性连接，电容C25的一端接地，电容C25的另一端与第一运算放大器LM324的同相输入端电性连接，第一运算放大器LM324的输出端通过正向导通的二极管D14与PWM控制芯片的PWM脉冲使能端电性连接。

更进一步优选的，自锁电路包括电阻R48、电阻R49和NPN型三极管Q1；

第一运算放大器LM324的输出端与电阻R48的一端电性连接，电阻R48的另一端与NPN型三极管Q1的基极电性连接，NPN型三极管Q1的发射极接地，NPN型三极管Q1的集电极通过电阻R49与第一运算放大器LM324的反相输入端电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，欠压保护电路还包括第二电压比较器、报警器；

蓄电池的正极输出端与第二电压比较器的第一输入端电性连接，基准电压与第二电压比较器的第二输入端电性连接，第二电压比较器的输出端与报警器电性连接。

更进一步优选的，第二电压比较器包括电阻R45、电阻R46、二极管D13和第二运算放大器LM324；

蓄电池的正极输出端通过电阻R45与第二运算放大器LM324的反相输入端电性连接，电阻R46的一端接地，电阻R46另一端与第二运算放大器LM324的反相输入端电性连接，基准电压与第二运算放大器LM324的同相输入端电性连接，第二运算放大器LM324的输出端通过正向导通的二极管D13与报警器电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括过压保护电路；

蓄电池的正极输出端与过压保护电路的输入端电性连接，过压保护电路的输出端与PWM控制芯片的PWM脉冲使能端电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括过流保护电路；

蓄电池的负极输出端与过流保护电路的输入端电性连接，过流保护电路的输出端与PWM控制芯片的PWM脉冲使能端电性连接。

本实用新型的一种光伏逆变器相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)通过设置欠压保护电路，在蓄电池输出电压欠压时，欠压保护电路输出一个信号给PWM控制芯片的PWM脉冲使能端，PWM控制芯片停止工作，第一扩流电路、第二扩流电流不会因为欠压问题导致电路电流增大、温度升高，使得电路损耗降低，解决现有光伏逆变器电路损耗严重的问题；

(2)通过在欠压保护电路中设置第一电压比较器，采集蓄电池输出电压，并判断蓄电池输出电压是否欠压，当蓄电池输出电压欠压时，第一电压比较器的输出端输出一个高电平到PWM控制芯片的PWM脉冲使能端，PWM控制芯片停止工作；

(3)通过在欠压保护电路中设置自锁电路，当蓄电池输出电压经第一电压比较器判断为欠压状态时，第一电压比较器的输出端输出高电平驱动自锁电路导通，自锁电路对蓄电池输出电压进行分压，使输入到第一电压比较器的第一输入端的蓄电池输出电压降低，第一电压比较器的输出端电压值不断升高，第一电压比较器的输出端输出锁定在高电平状态，解决在蓄电池输出电压欠压时，因静电干扰、外界噪声导致蓄电池输出到第一运算放大器LM324的反相输入端的电压存在抖动，使第一运算放大器LM324的输出端输出电压不稳定的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的一种光伏逆变器的系统结构图；

图2为本实用新型的一种光伏逆变器中欠压保护电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的一种光伏逆变器，其包括蓄电池、PWM控制芯片、变压器、第一扩流电路、第二扩流电路、欠压保护电路、过压保护电路和过流保护电路。

蓄电池，给变压器提供工作电压。蓄电池的正极输出端分别与欠压保护电路的输入端、过压保护电路的输入端和变压器的中心抽头电性连接，蓄电池的负极输出端接地，蓄电池的负极输出端和接地的中间连接点与过流保护电路的输入端电性连接。

欠压保护电路，在蓄电池输出电压欠压时，欠压保护电路输出一个信号给PWM控制芯片的PWM脉冲使能端，PWM控制芯片停止工作，第一扩流电路、第二扩流电流不会因为欠压问题导致电路电流增大、温度升高，使得电路损耗降低，解决现有光伏逆变器电路损耗严重的问题。优选的，本实施例中，欠压保护电路包括基准电压、第一电压比较器、自锁电路、第二电压比较器和报警器。

基准电压，用作参考电压。基准电压分别与第一电压比较器的第二输入端、第二电压比较器的第二输入端电性连接。如图2所示，本实施例中，设置基准电压为5V。

第一电压比较器，采集蓄电池输出电压，并判断蓄电池输出电压是否欠压，当蓄电池输出电压欠压时，第一电压比较器的输出端输出一个高电平到PWM控制芯片的PWM脉冲使能端，PWM控制芯片的PWM输出端停止输出PWM脉冲信号驱动第一扩流电路、第二扩流电路工作，第一扩流电路、第二扩流电路不会因为欠压问题导致电路电流增大、温度升高，使得电路损耗降低，解决现有光伏逆变器电路损耗严重的问题。蓄电池的正极输出端与第一电压比较器的第一输入端电性连接，基准电压与第一电压比较器的第二输入端电性连接，第一电压比较器的输出端分别与自锁电路的控制端和PWM控制芯片的PWM脉冲使能端电性连接，自锁电路的输出端与第一电压比较器的第一输入端电性连接。

本实施例中，如图2所示，第一电压比较器包括电阻R44、电阻R47、电容C25、二极管D14和第一运算放大器LM324；蓄电池的正极输出端通过电阻R44与第一运算放大器LM324的反相输入端电性连接，基准电压通过电阻R47与第一运算放大器LM324的同相输入端电性连接，电容C25的一端接地，电容C25的另一端与第一运算放大器LM324的同相输入端电性连接，第一运算放大器LM324的输出端通过正向导通的二极管D14与PWM控制芯片的PWM脉冲使能端电性连接。如图2所示，BAT+表示蓄电池的正极输出端；U4A表示第一运算放大器LM324；第一运算放大器LM324的反相输入端对应表示第一电压比较器的第一输入端；第一运算放大器LM324的同相输入端对应表示第一电压比较器的第二输入端；第一运算放大器LM324的输出端对应表示第一电压比较器的输出端。

其中，电阻R47为上拉电阻，使基准电压更加稳定；电容C25为滤波电容，滤除电路干扰信号；电阻R44为负载电阻，防止电路短路击穿；第一运算放大器LM324为电压比较器，用于比较同相输入端和反相输入端输入的电压值；二极管D14为钳位二级管，第一运算放大器LM324的输出端输出电压小于0.6V时，二极管D14截止，防止因干扰原因造成第一运算放大器LM324的输出端输出电压存在误差，在误差范围内，PWM脉冲使能端判定接收到的信号为高电平；当第一运算放大器LM324的反相输入端采集的蓄电池输出电压值比第一运算放大器LM324的同相输入端的电压值小，第一运算放大器LM324判断蓄电池输出电压欠压，此时，第一运算放大器LM324的输出端输出高电平，二极管D14导通，输出高电平到PWM控制芯片的PWM脉冲使能端；当第一运算放大器LM324的反相输入端采集的蓄电池输出电压值比第一运算放大器LM324的同相输入端的电压值小，第一运算放大器LM324判断蓄电池输出电压没有欠压，此时第一运算放大器LM324的输出端输出低电平，二极管D14截止。

自锁电路，蓄电池输出电压经第一运算放大器LM324判断为欠压状态时，第一运算放大器LM324输出高电平驱动自锁电路导通，自锁电路对蓄电池输出电压进行分压，输入到第一运算放大器LM324的反相输入端的蓄电池输出电压降低，第一运算放大器LM324的输出端的电压值不断升高，使第一运算放大器LM324的输出端输出锁定在高电平状态，解决在蓄电池输出电压欠压时，因静电干扰、外界噪声导致蓄电池输出到第一运算放大器LM324的反相输入端的电压存在抖动，使第一运算放大器LM324的输出端输出电压不稳定的技术问题。第一运算放大器LM324的输出端与自锁电路的控制端电性连接，自锁电路的输出端与第一运算放大器LM324的反相输入端电性连接。本实施例中，如图2所示，自锁电路包括电阻R48、电阻R49和NPN型三极管Q1；第一运算放大器LM324的输出端与电阻R48的一端电性连接，电阻R48的另一端与NPN型三极管Q1的基极电性连接，NPN型三极管Q1的发射极接地，NPN型三极管Q1的集电极通过电阻R49与第一运算放大器LM324的反相输入端电性连接。如图2所示，NPN型三极管Q1的基极对应表示自锁电路的控制端；NPN型三极管Q1的集电极对应表示自锁电路的输出端。

其中，电阻R48和电阻R49为限流电阻，防止电路短路击穿NPN型三极管Q1；NPN型三极管Q1为共射极放大电路；蓄电池输出电压经第一运算放大器LM324判断为欠压状态时，第一运算放大器LM324输出高电平驱动NPN型三极管Q1导通，接地的NPN型三极管Q1对蓄电池输出电压进行分压，输入到第一运算放大器LM324的反相输入端的蓄电池输出电压降低，使第一运算放大器LM324的输出端始终输出为高电平；蓄电池输出电压经第一运算放大器LM324判断没有欠压，NPN型三极管Q1为截止状态，不工作。

第二电压比较器，第二电压比较器的第一输入端采集蓄电池输出电压，并与第二电压比较器的第二输入端的电压值做比较，若第二电压比较器的第一输入端采集的蓄电池输出电压大于第二电压比较器的第二输入端的电压值，则第二电压比较器输出一个高电平到报警器，报警器报警。蓄电池的正极输出端与第二电压比较器的第一输入端电性连接，基准电压与第二电压比较器的第二输入端电性连接，第二电压比较器的输出端与报警器电性连接。

优选的，本实施例中，如图2所示，第二电压比较器包括电阻R45、电阻R46、二极管D13和第二运算放大器LM324；蓄电池的正极输出端通过电阻R45与第二运算放大器LM324的反相输入端电性连接，电阻R46的一端接地，电阻R46另一端与第二运算放大器LM324的反相输入端电性连接，基准电压与第二运算放大器LM324的同相输入端电性连接，第二运算放大器LM324的输出端通过正向导通的二极管D13与报警器电性连接。如图2所示，U4B表示第二运算放大器LM324；第二运算放大器LM324的反相输入端对应表示第二电压比较器的第一输入端；第二运算放大器LM324的同相输入端对应表示第二电压比较器的第二输入端；第二运算放大器LM324的输出端对应表示第二电压比较器的输出端。

其中，电阻R45为负载电阻，防止电路短路击穿；电阻R46为保护电阻，防止第二运算放大器LM324出现零点漂移；第二运算放大器LM324为电压比较器，用于比较同相输入端和反相输入端输入的电压值；二极管D13为钳位二级管，第二运算放大器LM324的输出端输出电压小于0.6V时，二极管D13截止，防止因干扰原因造成第二运算放大器LM324的输出端输出电压存在误差，在误差范围内，报警器工作；当蓄电池输出电压欠压时，第二运算放大器LM324的反相输入端采集的蓄电池输出电压值比第二运算放大器LM324的同相输入端的电压值小，此时，第二运算放大器LM324输出高电平，二极管D13导通，输出高电平到报警器；当蓄电池输出电压不欠压时，第二运算放大器LM324的反相输入端采集的蓄电池输出电压值比第二运算放大器LM324的同相输入端的电压值大，此时，第二运算放大器LM324输出低电平，二极管D13截止。如图2所示，第二运算放大器LM324的同相输入端通过电容C26与第一运算放大器LM324的反相输入端电性连接，其中，电容C26为滤波电容。

报警器，当蓄电池输出电压小于欠压报警阀值时，第二运算放大器LM324的输出端输出高电平，报警器报警。报警器与第二运算放大器LM324的输出端电性连接。报警器可以选用常规的报警器，本实施例不对报警器的结构和型号做限定，并且本实施例中，并不涉及对报警器的改进，因此，在此不再累述。如图2所示，HA表示报警器。

过压保护电路，在蓄电池输出电压过压时，过压保护电路的输出端输出一个信号到PWM控制芯片的PWM脉冲使能端控制PWM控制芯片停止工作。蓄电池的正极输出端与过压保护电路的输入端电性连接，过压保护电路的输出端与PWM控制芯片的PWM脉冲使能端电性连接。本实施例不涉及对过压保护电路结构的改进，因此，在此不再累述过压保护电路的结构。

过流保护电路，在蓄电池输出电流过流时，过流保护电路的输出端输出一个信号到PWM控制芯片的PWM脉冲使能端控制PWM控制芯片停止工作，有效降低电路的无功损耗。蓄电池的负极输出端与过流保护电路的输入端电性连接，过流保护电路的输出端与PWM控制芯片的PWM脉冲使能端电性连接。本实施例不涉及对过流保护电路结构的改进，因此，在此不再累述过流保护电路的结构。

PWM控制芯片，当蓄电池输出电压欠压时，第一电压比较器的输出端输出一个高电平，PWM控制芯片的PWM脉冲使能端控制PWM输出端停止输出PWM脉冲信号驱动第一扩流电路、第二扩流电路工作；当蓄电池输出电压不欠压时，第一电压比较器的输出端输出一个低电平，PWM控制芯片的PWM脉冲使能端控制PWM输出端正常输出PWM脉冲信号驱动第一扩流电路、第二扩流电路工作。PWM控制芯片的PWM脉冲使能端分别与第一电压比较器的输出端、过压保护电路的输出端和过流保护电路的输出端电性连接，PWM控制芯片的PWM1输出端和PWM2输出端分别与第一扩流电路、第二扩流电路的控制端一一对应电性连接。优选的，本实施例中，PWM控制芯片选用SG3525芯片，其中，SHUT表示PWM控制芯片的PWM脉冲使能端，OUTA表示PWM控制芯片的PWM1输出端，OUTB表示PWM控制芯片的PWM2输出端。

第一扩流电路、第二扩流电路，与变压器配合将蓄电池接入变压器中心抽头的低压直流电转换为低压交流电。PWM控制芯片的PWM1输出端和PWM2输出端分别与第一扩流电路的控制端和第二扩流电路的控制端一一对应电性连接，第一扩流电路和第二扩流电路的输出端分别与变压器原边的一端及其另一端一一对应电性连接。优选的，本实施例第一扩流电路、第二扩流电路可以选用并联的场效应管或者晶体管进行驱动，对并联的场效应管或者晶体管的数量和型号不做限定。

变压器，与第一扩流电路和第二扩流电路配合产生的低压交流电并升压输出高压交流电。变压器的中心抽头与蓄电池的正极输出端电性连接，变压器原边的一端及其另一端分别与第一扩流电路和第二扩流电路的输出端一一对应电性连接，变压器的副边输出高压交流电。优选的，本实施例中，变压器选用单相变压器。

本实用新型的工作原理是：蓄电池正极输出端输出电压到第一电压比较器和第二电压比较器进行判断；

正常状态时，第一电压比较器的输出端输出低电平，自锁电路不工作，PWM控制芯片的PWM脉冲使能端默认接收信号为低电平，PWM控制芯片正常工作，输出PWM脉冲信号到第一扩流电路、第二扩流电路，第一扩流电路、第二扩流电路与变压器配合将蓄电池接入变压器中心抽头的低压直流电转换为低压交流电，经变压器升压最终输出高压交流电；

当蓄电池输出电压欠压时，第一电压比较器的第一输入端采集到的蓄电池输出电压值比第一电压比较器的第二输入端的电压值小，第一电压比较器判断蓄电池输出电压欠压，第一电压比较器的输出端输出高电平到PWM控制芯片的PWM脉冲使能端，PWM控制芯片停止工作，同时，第一电压比较器的输出端输出高电平驱动自锁电路，自锁电路导通，对蓄电池输出电压进行分压，输入到第一电压比较器的第一输入端的蓄电池输出电压降低，使第一电压比较器的输出端始终输出为高电平；

当蓄电池输出电压欠压时，第二电压比较器的第一输入端采集到的蓄电池输出电压值比第二电压比较器的第二输入端的电压值小，此时，第二电压比较器的输出端输出高电平到报警器，报警器报警。

本实施例的有益效果为：通过设置欠压保护电路，在蓄电池输出电压欠压时，欠压保护电路输出一个信号给PWM控制芯片的PWM脉冲使能端，PWM控制芯片停止工作，第一扩流电路、第二扩流电流不会因为欠压问题导致电路电流增大、温度升高，使得电路损耗降低，解决现有光伏逆变器电路损耗严重的问题；

通过在欠压保护电路中设置第一电压比较器，采集蓄电池输出电压，并判断蓄电池输出电压是否欠压，当蓄电池输出电压欠压时，第一电压比较器的输出端输出一个高电平到PWM控制芯片的PWM脉冲使能端，PWM控制芯片停止工作；

通过在欠压保护电路中设置自锁电路，当蓄电池输出电压经第一电压比较器判断为欠压状态时，第一电压比较器的输出端输出高电平驱动自锁电路导通，自锁电路对蓄电池输出电压进行分压，使输入到第一电压比较器的第一输入端的蓄电池输出电压降低，第一电压比较器的输出端电压值不断升高，第一电压比较器的输出端输出锁定在高电平状态，解决在蓄电池输出电压欠压时，因静电干扰、外界噪声导致蓄电池输出到第一运算放大器LM324的反相输入端的电压存在抖动，使第一运算放大器LM324的输出端输出电压不稳定的技术问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种光伏逆变器，其包括蓄电池、PWM控制芯片、变压器、第一扩流电路、第二扩流电路和欠压保护电路，其特征在于：所述欠压保护电路包括基准电压、第一电压比较器和自锁电路；

所述蓄电池的正极输出端分别与第一电压比较器的第一输入端和变压器的中心抽头电性连接，基准电压与第一电压比较器的第二输入端电性连接，第一电压比较器的输出端分别与自锁电路的控制端和PWM控制芯片的PWM脉冲使能端电性连接，自锁电路的输出端与第一电压比较器的第一输入端电性连接，PWM控制芯片的PWM1输出端和PWM2输出端分别与第一扩流电路的控制端和第二扩流电路的控制端一一对应电性连接，第一扩流电路和第二扩流电路的输出端分别与变压器原边的一端及其另一端一一对应电性连接，变压器的副边输出高压交流电。

2.如权利要求1所述的一种光伏逆变器，其特征在于：所述第一电压比较器包括电阻R44、电阻R47、电容C25、二极管D14和第一运算放大器LM324；

所述蓄电池的正极输出端通过电阻R44与第一运算放大器LM324的反相输入端电性连接，基准电压通过电阻R47与第一运算放大器LM324的同相输入端电性连接，电容C25的一端接地，电容C25的另一端与第一运算放大器LM324的同相输入端电性连接，第一运算放大器LM324的输出端通过正向导通的二极管D14与PWM控制芯片的PWM脉冲使能端电性连接。

3.如权利要求2所述的一种光伏逆变器，其特征在于：所述自锁电路包括电阻R48、电阻R49和NPN型三极管Q1；

所述第一运算放大器LM324的输出端与电阻R48的一端电性连接，电阻R48的另一端与NPN型三极管Q1的基极电性连接，NPN型三极管Q1的发射极接地，NPN型三极管Q1的集电极通过电阻R49与第一运算放大器LM324的反相输入端电性连接。

4.如权利要求1所述的一种光伏逆变器，其特征在于：所述欠压保护电路还包括第二电压比较器、报警器；

所述蓄电池的正极输出端与第二电压比较器的第一输入端电性连接，基准电压与第二电压比较器的第二输入端电性连接，第二电压比较器的输出端与报警器电性连接。

5.如权利要求4所述的一种光伏逆变器，其特征在于：所述第二电压比较器包括电阻R45、电阻R46、二极管D13和第二运算放大器LM324；

所述蓄电池的正极输出端通过电阻R45与第二运算放大器LM324的反相输入端电性连接，电阻R46的一端接地，电阻R46另一端与第二运算放大器LM324的反相输入端电性连接，基准电压与第二运算放大器LM324的同相输入端电性连接，第二运算放大器LM324的输出端通过正向导通的二极管D13与报警器电性连接。

6.如权利要求1所述的一种光伏逆变器，其特征在于：还包括过压保护电路；

所述蓄电池的正极输出端与过压保护电路的输入端电性连接，过压保护电路的输出端与PWM控制芯片的PWM脉冲使能端电性连接。

7.如权利要求1所述的一种光伏逆变器，其特征在于：还包括过流保护电路；

所述蓄电池的负极输出端与过流保护电路的输入端电性连接，过流保护电路的输出端与PWM控制芯片的PWM脉冲使能端电性连接。

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