CN2773994Y - 太阳能单相并网型正弦波逆变器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种由太阳能直流\交流电能转换输出单相正弦波交流电，并与电网并网发电的太阳能单相并网型正弦波逆变器方面的发明。由太阳能电池板光伏阵列PV输入的直流电压经电解电容EC滤波送入全桥逆变器，全桥逆变器输出电压通过电感L、变压器T和电容C后至交流电网，微控制器经驱动器接全桥逆变器构成。由此降低了输出波形的谐波含量，提高了产品逆变器工作效率。

Description

太阳能单相并网型正弦波逆变器

技术领域

本实用新型涉及一种逆变器，更确切地说是涉及一种太阳能直流\交流电能转换输出单相正弦波交流电，并与电网并网发电的太阳能单相并网型正弦波逆变器方面的发明。

背景技术

太阳能光伏发电属于清洁的可再生能源，发展光伏发电技术并使其得到广泛应用对于缓解常规能源的短缺和减少环境污染具有重要作用。利用可再生能源的关键技术是如何将可再生能源转化为电能与电网相连，实现并网发电。并网逆变器能将太阳能电池发出的直流电转化成交流电与电网并网发电，在新能源的开发和利用方面有着至关重要的地位。目前国内仍以离网型逆变器为主，而已有的离网型逆变器大多也采用PWM脉宽调制输出，此种方法产生的波形中含有较大的谐波分量，不仅增大了损耗，而且还会降低用电设备的使用寿命。因此，无论从能源利用还是从环境角度考虑，采用新方法研制新型的并网逆变器已势在必行。

由此可见，上述现有的逆变器仍存在有诸多的缺陷，而丞待加以改进。

有鉴于上述现有的逆变器存在的缺陷，本设计人基于从事此类产品设计制造多年，积有丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种改进成型结构的太阳能单相并网型正弦波逆变器，能够改进一般市面上现有常规逆变器的成型结构，使其更具有竞争性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本实用新型。

发明内容

本实用新型所要解决的主要技术问题在于，克服现有的逆变器存在的缺陷，而提供一种新型结构的太阳能单相并网型正弦波逆变器，使其能高效低成本的并网发电。

本实用新型解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本实用新型提出的太阳能单相并网型正弦波逆变器，包括有太阳能电池板光伏阵列PV，其特征在于：光伏阵列PV输入的直流电压经电解电容EC滤波送入全桥逆变器，全桥逆变器输出电压通过电感L、变压器T和电容C后至交流电网，微控制器经驱动器接全桥逆变器。

本实用新型解决其技术问题还可以采用以下技术措施来进一步实现。

前所述的全桥逆变器由2只IPM功率管构成。

前所述的功率管由4只IGBT开关管Q1、Q2、Q3、Q4，在开关管两端并接二极管D1、D2、D3、D4构成。

前所述的驱动器由正激变换电源DC\DC和光藕隔离器OT构成。

前所述的微处理器MCU是一16位单片机。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本实用新型由于采用上述技术方案，通过电容EC滤波、全桥逆变器、电感L、变压器T和电容C和交流电网并网，再由微控制器控制，降低了输出波形的谐波含量，提高了逆变器工作效率。

本实用新型在结构设计、使用的实用性及成本效益上，确实完全符合产业发展所需，并且所揭露的结构是前所未有的创新设计，其未见于任何刊物，在申请前更未见有相同的结构特征公知、公用在先，且市面上亦未见有类似的产品，而确实具有新颖性。

本实用新型的结构确比现有的逆变器更具技术进步性，且其独特的结构特特征及更能亦远非现有的逆变器所可比拟，较现有的逆变器更具有技术上进步，并具有增进的多项功效，而确实具有创造性。

本实用新型的发明设计人研究此类产品已有十数年的经验，对于现有的所存在的问题及缺陷相当了解，而本实用新型既是根据上述缺陷研究开发而创设的，其确实能达到预期的目的及功效，不但在空间型态上确属创新，而且较现有的逆变器确属具有相当的增进功效，且较现有习知产品更具有技术进步性及实用性，并产生了好用及实用的优良功效，而确实具有实用性。

综上所述，本实用新型在空间型态上确属创新，并较现有产品具有增进的多项功效，且结构简单，适于实用，具有产业的广泛利用价值。其在技术发展空间有限的领域中，不论在结构上或功能上皆有较大的改进，且在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，而确实具有增进的功效，从而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅为本实用新型技术方案特征部份的概述，为使专业技术人员能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

附图1是本实用新型太阳能单相并网型正弦波逆变器的电路结构图。

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图1所示，本实用新型太阳能单相并网型正弦波逆变器，其主要由太阳能电池板光伏阵列PV的直流输入经电解电容EC稳压、滤波，送入全桥逆变器，全桥逆变由2只IPM功率功率管(4只IGBT开关管构成)，分别是Q1、Q2、Q3、Q4，在IGBT开关管的两端反并二极管如D1、D2、D3、D4，主要作用是续流，防止IGBT损坏，IPM是智能化功率模块，已将IGBT、续流二极管、驱动电路等集成一体，可直接使用。经过电感L、电容C滤波后就形成了可以使用的单相交流电，直接输送至交流电网。微控制器MCU的作用是通过对交流电网电压信号的实时采集、判断，产生SPWM波形，经过光藕OT隔离后送入IPM，驱动四只IGBT开关管。开关电源DC/DC提供电路板的电源。

下面简要介绍控制部分工作原理，单片机通过对交流电网的实时监测获得电网的同步脉冲信号，用来配置内部寄存器来设置SPWM波形的各个参数，输出波形用来驱动功率管IPM工作，功率管通过通断来控制输出电压、相位及频率。单片机采集交流电网频率信号判断是否偏频，并通过单片机内部的控制实现输出交流电压对电网电压频率和相位的实时跟踪；同时单片机采集输入直流电压判断是否过压、欠压；采集电流信号判断是否过载、短路；这些信号都是用来保护系统，反馈交流电压经单片机运算可以调节输出电压大小，实现对交流电网的幅值跟踪；采样温度信号可以控制风机的开启和关闭。

远程监控模块(附图未示出)以INTEL16位单片机为核心，把对逆变器输出电压、输出电流的实时采集信号进行内部运算，并通过RS232接口与计算机进行通讯，实现对并网逆变器的远程控制。

驱动电路主要有正激变换DC/DC电源和光藕隔离器件组成，其构成相对简单。其中，IPM是智能化功率模块，已将IGBT、续流二极管等集成一体。

本实用新型是一种高效率低成本的并网型逆变器，它将额定153V直流电转换为单相220V频率为50Hz的正弦波交流电，同时实现与电网的并网发电。该实用新型设计新颖，一方面可以给使用220V市电的设备独立供电，另一方面它可以并网运行，向电网输送电能，大大扩展了产品的功能和应用范围。

本实用新型要解决的关键问题在于，如何对交流电网进行实时跟踪，控制逆变器向电网输送电能。本实用新型采用先进的MPPT(MAXIMUM POWER P0INT TRACKING)最大功率点跟踪技术来跟踪太阳能电池板的输出功率变化，最大限度的把太阳能电池板转换的电能送入电网；16位单片机实时采集交流电网的电压信号，对周期性采集的电压信号进行判断是否偏频，同时单片机采用软件锁相技术对电网信号进行实时的相位跟踪，通过模糊控制使系统得以最优化。并网逆变器用自带波形发生器的单片机来产生SPWM波形，大大降低了输出波形的谐波含量，实现了全数字控制，较之以往用模拟电路的波形产生方式，减少了大量的分立元器件，而且避免了零点漂移。该单片机在较宽的温度范围内都可以使用，没有零点漂移、温度漂移，且运算速度也很快。大功率开关管采用世界上最先进的功率集成器件IPM，大大的降低了设计费用，而且使用方便，可靠性高。其中，远程监控模块以16位单片机为控制核心，实现对逆变器的异地远程控制。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (5)

1、一种太阳能单相并网型正弦波逆变器，包括有太阳能电池板光伏阵列PV，其特征在于：光伏阵列PV输入的直流电压经电解电容EC滤波送入全桥逆变器，全桥逆变器输出电压通过电感L、变压器T和电容C后至交流电网，微控制器经驱动器接全桥逆变器。

2、根据权利要求1所述的太阳能单相并网型正弦波逆变器，其特征在于：其中所述的全桥逆变器由2只IPM功率管构成。

3、根据权利要求2所述的太阳能单相并网型正弦波逆变器，其特征在于：其中所述的功率管由4只IGBT开关管Q1、Q2、Q3、Q4，在开关管两端并接二极管D1、D2、D3、D4构成。

4、根据权利要求1所述的太阳能单相并网型正弦波逆变器，其特征在于：其中所述的驱动器由正激变换电源DC\DC和光藕隔离器OT构成。

5、根据权利要求1所述的太阳能单相并网型正弦波逆变器，其特征在于：其中所述的微处理器MCU是一16位单片机。

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