CN213279143U - 一种包含过温保护电路的光伏逆变器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种包含过温保护电路的光伏逆变器，其包括蓄电池、PWM控制芯片、推挽式直流升压电路、变压器、欠压保护电路和过温保护电路，所述欠压保护电路包括电压比较器、基准电压；所述过温保护电路包括温控开关电路；所述温控开关电路与电压比较器的第一输入端电性连接，蓄电池的正极输出端分别与电压比较器的第一输入端和变压器的中心抽头电性连接，基准电压与电压比较器的第二输入端电性连接，电压比较器的输出端与PWM控制芯片的脉冲使能端电性连接，PWM控制芯片的PWM输出端与推挽式直流升压电路的输入端电性连接，推挽式直流升压电路的输出端与变压器原边的两端电性连接，变压器的副边输出高压交流电压。

Description

一种包含过温保护电路的光伏逆变器

技术领域

本实用新型涉及光伏逆变器技术领域，尤其涉及一种包含过温保护电路的光伏逆变器。

背景技术

光伏逆变器用于在光伏发电系统中将直流电逆变为交流电，通常采用高频 DC/AC变换技术，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。在这个过程会产生大量的热量，如果温度过高时，其散热部件并不能很好的将其排放出去，导致逆变器的元器件温度过高，从而导致元器件损坏或者逆变器出现故障，存在安全隐患。

因此，为了解决上述问题，本实用新型提出了一种包含过温保护电路的光伏逆变器，当光伏逆变器在工作过程中产生的温度过高时，切断直流升压电路，保护光伏逆变器系统，使得光伏逆变器的安全性能有效提高，解决现有光伏逆变器存在安全隐患的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种包含过温保护电路的光伏逆变器，当光伏逆变器在工作过程中产生的温度过高时，切断直流升压电路，保护光伏逆变器系统，使得光伏逆变器的安全性能有效提高，解决现有光伏逆变器存在安全隐患的问题。

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包含过温保护电路的光伏逆变器，其包括蓄电池、PWM控制芯片、推挽式直流升压电路、变压器、欠压保护电路和过温保护电路，欠压保护电路包括电压比较器、基准电压；过温保护电路包括温控开关电路；

温控开关电路与电压比较器的第一输入端电性连接，蓄电池的正极输出端分别与电压比较器的第一输入端和变压器的中心抽头电性连接，基准电压与电压比较器的第二输入端电性连接，电压比较器的输出端与PWM控制芯片的脉冲使能端电性连接，PWM控制芯片的PWM输出端与推挽式直流升压电路的输入端电性连接，推挽式直流升压电路的输出端与变压器原边的两端电性连接，变压器的副边输出高压交流电压。

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

蓄电池的正极输出端通过电阻R44与运算放大器LM324的反相输入端电性连接，温控开关电路与运算放大器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的另一端与运算放大器LM324的同相输入端电性连接，运算放大器 LM324的输出端通过正向导通的二极管D14与PWM控制芯片的脉冲使能端电性连接。

更进一步优选的，温控开关电路包括热敏电阻R49、电阻R50、电源VCC、极性电容C2和PNP型三极管Q1；

电源VCC分别与电阻R50的一端和极性电容C2的正极电性连接，极性电容C2的负极接地，电阻R50的另一端分别与PNP型三极管Q1的基极和热敏电阻R49的一端电性连接，热敏电阻R49的另一端接地，PNP型三极管Q1的集电极接地，PNP型三极管Q1的发射极与运算放大器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，还包括滤波电路；

电压比较器的输出端通过滤波电路与PWM控制芯片的脉冲使能端电性连接。

更进一步优选的，滤波电路包括电阻R36、电阻R38和电容C21；

电压比较器的输出端通过电阻R38与PWM控制芯片的脉冲使能端电性连接，电阻R36的一端和电容C21的一端均与PWM控制芯片的脉冲使能端电性连接，电阻R36的另一端和电容C21的另一端均接地。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括驱动电路和报警器；

电压比较器的输出端与驱动电路的输入端电性连接，驱动电路的输出端与报警器电性连接。

更进一步优选的，驱动电路包括电阻R70、电阻R75、电容C44和NPN型三极管Q31；

电压比较器的输出端通过电阻R70与NPN型三极管Q31的基极电性连接， NPN型三极管Q31的发射极接地，电阻R75并联在NPN型三极管Q31的基极和NPN型三极管Q31的发射极之间，电容C44并联在电阻R75的两端，NPN 型三极管Q31的集电极与报警器电性连接。

本实用新型的一种包含过温保护电路的光伏逆变器相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)通过设置过温保护电路，当光伏逆变器系统在工作过程中温度过高时，过温保护电路输出一个信号给PWM控制芯片的脉冲使能端，PWM控制芯片停止工作，光伏逆变器系统停止工作，有效保护光伏逆变器系统，使得光伏逆变器的安全性能有效提高，解决现有光伏逆变器存在安全隐患的问题；

(2)通过设置温控开关电路，一方面采集光伏逆变器系统的温度；另一方面用作开关，当采集的光伏逆变器系统温度过高时，温控开关电路导通，温控开关电路与电压比较器的反相输入端之间的线路导通，电压比较器的反相输入端通过温控开关电路接地，电压比较器的反相输入端的电位为0，电压比较器的输出端输出一个高电平到PWM控制芯片的脉冲使能端；当采集的光伏逆变器系统温度正常时，温控开关电路截止，温控开关电路和电压比较器反相输入端之间的线路断开，此时，电压比较器用作欠压保护电路的电压比较器；可实现过温保护电路和欠压保护电路共用一个电压比较器，可有效节约成本，合理利用资源；

(3)通过设置滤波电路，滤除在光伏逆变器系统过温或者蓄电池输出电压欠压时，电压比较器输出信号中存在的干扰信号，使电路更加稳定，系统安全性有效提高。

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包含过温保护电路的光伏逆变器的系统结构图；

图2为本实用新型的一种包含过温保护电路的光伏逆变器中电压比较器和温控开关电路的电路图；

图3为本实用新型的一种包含过温保护电路的光伏逆变器中驱动电路的电路图。

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，本实用新型的一种包含过温保护电路的光伏逆变器，其包括蓄电池、PWM控制芯片、推挽式直流升压电路、变压器、欠压保护电路、过温保护电路、滤波电路、驱动电路和报警器。

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和变压器的中心抽头电性连接，蓄电池的负极输出端接地。

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控制芯片的脉冲使能端，PWM控制芯片停止工作。优选的，本实施例中，欠压保护电路包括电压比较器和基准电压。

基准电压，用作参考电压。基准电压与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。

电压比较器，实时检测蓄电池输出电压是否欠压，当蓄电池输出电压欠压时，电压比较器的输出端输出一个高电平到PWM控制芯片的脉冲使能端，PWM 控制芯片的PWM输出端停止输出PWM脉冲信号驱动推挽式直流升压电路工作。优选的，本实施例中，如图2所示，电压比较器选用运算放大器LM324。如图2所示，BAT+表示蓄电池的正极输出端；U4A表示运算放大器LM324；运算放大器LM324的反相输入端对应表示电压比较器的第一输入端；运算放大器 LM324的同相输入端对应表示电压比较器的第二输入端；运算放大器LM324的输出端对应表示电压比较器的输出端。电压比较器的反相输入端分别与蓄电池的正极输出端和过温保护电路电性连接，电压比较器的同相输入端与基准电压电性连接，电压比较器的输出端分别与PWM控制芯片的脉冲使能端和驱动电路的输入端电性连接。

优选的，如图2所示，电压比较器包括电阻R44、电阻R47、电容C25、二极管D14和运算放大器LM324；蓄电池的正极输出端通过电阻R44与运算放大器LM324的反相输入端电性连接，温控开关电路与运算放大器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的另一端与运算放大器LM324的同相输入端电性连接，运算放大器LM324的输出端通过正向导通的二极管D14与 PWM控制芯片的脉冲使能端电性连接。

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；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为钳位二极管，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运算放大器LM324的输出端输出电压存在误差，在误差范围内，脉冲使能端判定接收到的信号为高电平；当运算放大器 LM324的反相输入端采集的蓄电池输出电压值比运算放大器LM324的同相输入端的电压值小，运算放大器LM324判断蓄电池输出电压欠压，此时，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控制芯片的脉冲使能端；当运算放大器LM324的反相输入端采集的蓄电池输出电压值比运算放大器LM324的同相输入端的电压值小，运算放大器LM324判断蓄电池输出电压没有欠压，此时运算放大器LM324的输出端输出低电平，二极管 D14截止。

过温保护电路，当光伏逆变器系统在工作过程中温度过高时，过温保护电路输出一个信号给PWM控制芯片的脉冲使能端，PWM控制芯片停止工作，光伏逆变器系统停止工作，有效保护光伏逆变器系统，使得光伏逆变器的安全性能有效提高，解决现有光伏逆变器存在安全隐患的问题。过温保护电路与电压比较器的反相输入端电性连接。优选的，本实施例中，过温保护电路包括温控开关电路。

温控开关电路，一方面采集光伏逆变器系统的温度；另一方面用作开关，当采集的光伏逆变器系统温度过高时，温控开关电路导通，温控开关电路与电压比较器的反相输入端之间的线路导通，电压比较器的反相输入端通过温控开关电路接地，电压比较器的反相输入端的电位为0，电压比较器的输出端输出一个高电平到PWM控制芯片的脉冲使能端；当采集的光伏逆变器系统温度正常时，温控开关电路截止，温控开关电路和电压比较器反相输入端之间的线路断开，此时，电压比较器用作欠压保护电路的电压比较器；可实现过温保护电路和欠压保护电路共用一个电压比较器，可有效节约成本，合理利用资源。温控开关电路与电压比较器的反相输入端电性连接。温控开关电路采集的温度可以是光伏逆变器系统中任一功率器件的温度，优选的，本实施例中，温控开关电路采集的是推挽式直流升压电路中器件的温度。

优选的，如图2所示，温控开关电路包括热敏电阻R49、电阻R50、电源 VCC、极性电容C2和PNP型三极管Q1；电源VCC分别与电阻R50的一端和极性电容C2的正极电性连接，极性电容C2的负极接地，电阻R50的另一端分别与PNP型三极管Q1的基极和热敏电阻R49的一端电性连接，热敏电阻R49 的另一端接地，PNP型三极管Q1的集电极接地，PNP型三极管Q1的发射极与运算放大器LM324的反相输入端电性连接。

其中，极性电容C2用于滤除电源VCC输出的干扰谐波信号；电阻R50为限流电阻，防止电流过大烧坏PNP型三极管Q1；PNP型三极管Q1为开关管；当光伏逆变器系统的温度过高时，热敏电阻R49阻值几乎为0，电源VCC经电阻R50接地，PNP型三极管Q1基极接地，PNP型三极管Q1导通，PNP型三极管Q1与电压比较器的反相输入端之间的线路导通，电压比较器的反相输入端通过PNP型三极管Q1接地，电压比较器的反相输入端的电位为0，电压比较器的输出端输出一个高电平到PWM控制芯片的脉冲使能端，PWM控制芯片停止工作，光伏逆变器系统停止工作。当光伏逆变器系统的温度正常时，热敏电阻R49 阻值很大，PNP型三极管Q1基极输入高电平截止。

滤波电路，用于滤除电压比较器的输出端输出的高电平信号中存在的干扰信号。电压比较器的输出端通过滤波电路与PWM控制芯片的脉冲使能端电性连接。优选的，本实施例中，滤波电路包括电阻R36、电阻R38和电容C21；电压比较器的输出端通过电阻R38与PWM控制芯片的脉冲使能端电性连接，电阻R36的一端和电容C21的一端均与PWM控制芯片的脉冲使能端电性连接，电阻R36的另一端和电容C21的另一端均接地。其中，电阻R38为限流电阻，防止电流过大烧坏PWM控制芯片；电阻R36与电容C21组成RC滤波电路，滤除电路中干扰信号。

PWM控制芯片，在光伏逆变器系统过温或者蓄电池输出电压欠压时，电压比较器的输出端输出一个高电平，PWM控制芯片的脉冲使能端控制PWM输出端停止输出PWM脉冲信号驱动推挽式直流升压电路工作；在光伏逆变器系统没有过温或者蓄电池输出电压没有欠压时，电压比较器的输出端输出一个低电平， PWM控制芯片的脉冲使能端控制PWM输出端正常输出PWM脉冲信号驱动推挽式直流升压电路工作。PWM控制芯片的脉冲使能端与电压比较器的输出端电性连接，PWM控制芯片的PWM输出端与推挽式直流升压电路的输入端电性连接。优选的，本实施例中，PWM控制芯片选用SG3525芯片，其中，SHUT表示PWM控制芯片的脉冲使能端，OUTA和OUTB表示PWM控制芯片PWM控制芯片的PWM输出端。

推挽式直流升压电路，用于放大PWM控制芯片PWM输出端输出的PWM 脉冲信号；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。推挽式直流升压电路的输入端与PWM控制芯片的PWM输出端电性连接，推挽式直流升压电路的输出端与变压器原边的两端电性连接。优选的，本实施例中，推挽式直流升压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，与推挽式直流升压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，变压器原边的两端分别与推挽式直流升压电路的输出端电性连接，变压器的副边输出高压交流电压。

驱动电路，在光伏逆变器系统过温或者蓄电池输出电压欠压时，电压比较器的输出端输出一个高电平到驱动电路的输入端，驱动电路驱动报警器报警；否则，驱动电路不工作。驱动电路的输入端与电压比较器的输出端电性连接，驱动电路的输出端与报警器电性连接。优选的，本实施例中，如图3所示，驱动电路包括电阻R70、电阻R75、电容C44和NPN型三极管Q31；电压比较器的输出端通过电阻R70与NPN型三极管Q31的基极电性连接，NPN型三极管 Q31的发射极接地，电阻R75并联在NPN型三极管Q31的基极和NPN型三极管Q31的发射极之间，电容C44并联在电阻R75的两端，NPN型三极管Q31 的集电极与报警器电性连接。如图3所示，HA表示报警器，LM324_1对应电压比较器的输出端。

其中，电阻R70为偏置电阻，为NPN型三极管Q31提供偏置电压；电容 C44为滤波电容，用于滤除电路干扰信号；电阻R75用于分压基极输入的电压，为NPN型三极管Q31的基极提供静态工作点，使NPN型三极管Q31断电时基极能量消耗在电阻R75上，保证NPN型三极管Q31可靠关断。NPN型三极管 Q31为开关管，在光伏逆变器系统过温或者蓄电池输出电压欠压时，电压比较器的输出端输出一个高电平到NPN型三极管Q31的基极，NPN型三极管Q31 导通，报警器报警；在光伏逆变器系统没有过温或者蓄电池输出电压没有欠压时，NPN型三极管Q31截止，报警器不工作。

报警器，在光伏逆变器系统过温或者蓄电池输出电压欠压时，电压比较器的输出端输出一个高电平到驱动电路的输入端，驱动电路驱动报警器报警。报警器与驱动电路的输出端电性连接。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。

本实用新型的工作原理是：正常状态时，电压比较器的输出端输出低电平，驱动电路不导通，报警器不工作；PWM控制芯片的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脉冲信号到推挽式直流升压电路进行放大，推挽式直流升压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；

当光伏逆变器系统过温时，温控开关电路导通，温控开关电路与电压比较器的反相输入端之间的线路导通，电压比较器的反相输入端通过温控开关电路接地，电压比较器的反相输入端的电位为0，电压比较器的输出端输出高电平一路经滤波电路滤波后输入到PWM控制芯片的脉冲使能端控制PWM控制芯片停止工作，另一路输入到驱动电路，驱动电路驱动报警器报警；

当蓄电池的正极输出端电压欠压时，电压比较器的反相输入端采集到的蓄电池输出电压值比电压比较器的同相输入端的电压值小，电压比较器的输出端输出高电平到PWM控制芯片的脉冲使能端，PWM控制芯片停止工作。

本实施例的有益效果为：通过设置过温保护电路，当光伏逆变器系统在工作过程中温度过高时，过温保护电路输出一个信号给PWM控制芯片的脉冲使能端，PWM控制芯片停止工作，光伏逆变器系统停止工作，有效保护光伏逆变器系统，使得光伏逆变器的安全性能有效提高，解决现有光伏逆变器存在安全隐患的问题；

通过设置温控开关电路，一方面采集光伏逆变器系统的温度；另一方面用作开关，当采集的光伏逆变器系统温度过高时，温控开关电路导通，温控开关电路与电压比较器的反相输入端之间的线路导通，电压比较器的反相输入端通过温控开关电路接地，电压比较器的反相输入端的电位为0，电压比较器的输出端输出一个高电平到PWM控制芯片的脉冲使能端；当采集的光伏逆变器系统温度正常时，温控开关电路截止，温控开关电路和电压比较器反相输入端之间的线路断开，此时，电压比较器用作欠压保护电路的电压比较器；可实现过温保护电路和欠压保护电路共用一个电压比较器，可有效节约成本，合理利用资源；

通过设置滤波电路，滤除在光伏逆变器系统过温或者蓄电池输出电压欠压时，电压比较器输出信号中存在的干扰信号，使电路更加稳定，系统安全性有效提高。

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)

1.一种包含过温保护电路的光伏逆变器，其包括蓄电池、PWM控制芯片、推挽式直流升压电路、变压器、欠压保护电路和过温保护电路，其特征在于：所述欠压保护电路包括电压比较器、基准电压；所述过温保护电路包括温控开关电路；

所述温控开关电路与电压比较器的第一输入端电性连接，蓄电池的正极输出端分别与电压比较器的第一输入端和变压器的中心抽头电性连接，基准电压与电压比较器的第二输入端电性连接，电压比较器的输出端与PWM控制芯片的脉冲使能端电性连接，PWM控制芯片的PWM输出端与推挽式直流升压电路的输入端电性连接，推挽式直流升压电路的输出端与变压器原边的两端电性连接，变压器的副边输出高压交流电压。

2.如权利要求1所述的一种包含过温保护电路的光伏逆变器，其特征在于：所述电压比较器包括电阻R44、电阻R47、电容C25、二极管D14和运算放大器LM324；

所述蓄电池的正极输出端通过电阻R44与运算放大器LM324的反相输入端电性连接，温控开关电路与运算放大器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的另一端与运算放大器LM324的同相输入端电性连接，运算放大器LM324的输出端通过正向导通的二极管D14与PWM控制芯片的脉冲使能端电性连接。

3.如权利要求2所述的一种包含过温保护电路的光伏逆变器，其特征在于：所述温控开关电路包括热敏电阻R49、电阻R50、电源VCC、极性电容C2和PNP型三极管Q1；

所述电源VCC分别与电阻R50的一端和极性电容C2的正极电性连接，极性电容C2的负极接地，电阻R50的另一端分别与PNP型三极管Q1的基极和热敏电阻R49的一端电性连接，热敏电阻R49的另一端接地，PNP型三极管Q1的集电极接地，PNP型三极管Q1的发射极与运算放大器LM324的反相输入端电性连接。

4.如权利要求1所述的一种包含过温保护电路的光伏逆变器，其特征在于：还包括滤波电路；

所述电压比较器的输出端通过滤波电路与PWM控制芯片的脉冲使能端电性连接。

5.如权利要求4所述的一种包含过温保护电路的光伏逆变器，其特征在于：所述滤波电路包括电阻R36、电阻R38和电容C21；

所述电压比较器的输出端通过电阻R38与PWM控制芯片的脉冲使能端电性连接，电阻R36的一端和电容C21的一端均与PWM控制芯片的脉冲使能端电性连接，电阻R36的另一端和电容C21的另一端均接地。

6.如权利要求1所述的一种包含过温保护电路的光伏逆变器，其特征在于：还包括驱动电路和报警器；

所述电压比较器的输出端与驱动电路的输入端电性连接，驱动电路的输出端与报警器电性连接。

7.如权利要求6所述的一种包含过温保护电路的光伏逆变器，其特征在于：所述驱动电路包括电阻R70、电阻R75、电容C44和NPN型三极管Q31；

所述电压比较器的输出端通过电阻R70与NPN型三极管Q31的基极电性连接，NPN型三极管Q31的发射极接地，电阻R75并联在NPN型三极管Q31的基极和NPN型三极管Q31的发射极之间，电容C44并联在电阻R75的两端，NPN型三极管Q31的集电极与报警器电性连接。

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