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CN101807850A - 可避免光伏逆变器辅助电源反复启停的电路 - Google Patents

可避免光伏逆变器辅助电源反复启停的电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可避免光伏逆变器辅助电源反复启停的电路，该电路为卸荷负载投切电路，卸荷负载投切电路接在输入母线电容和光伏逆变器的辅助电源之间，太阳能电池板通过输入母线电容向辅助电源供电。本发明通过在光伏逆变器的辅助电源上加载卸荷负载投切电路，在辅助电源关机、没有工作时，卸荷负载投切电路挂载在光伏逆变器的直流母线上，以抑制太阳能电池板在弱光时过高的开路电压，避免了过高的太阳能电池板的开路电压引发辅助电源开机；反之，当太阳能电池板的输出能力足够使辅助电源启动时，卸荷负载投切电路被移除，整个辅助电源系统正常工作。

Description

可避免光伏逆变器辅助电源反复启停的电路
技术领域
本发明涉及一种逆变器，尤其是一种可避免光伏逆变器辅助电源反复启停的电路。
背景技术
光伏逆变器的辅助电源常用的取电方式分为从电网取电、从电网和光伏逆变器直流母线互顶取电、从光伏逆变器直流母线取电三种。其中，在通过前两种取电方式取电时，光伏逆变器在夜间会有待机损耗，并且需要整流桥和较大的输入电容。而从光伏逆变器直流母线取电时，在太阳升起、日落以及阴雨等弱光情况下，太阳能电池板的带负载能力低无法满足辅助电源的正常工作，辅助电源会反复启动和关机。这是由太阳能电池板的输出特性决定的，在弱光时太阳能电池板的开路输出电压很高，但是带载能力低，辅助电源启动后，太阳能电池面板无法负担整个辅助电源的损耗，造成辅助电源停止工作，此时太阳能电池板相当于开路，其开路电压很高可以使整个辅助电源再次启动，如此反复造成辅助电源在弱光时的反复启停。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在弱光时，能够避免光伏逆变器辅助电源反复启停的可避免光伏逆变器辅助电源反复启停的电路。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种可避免光伏逆变器辅助电源反复启停的电路，该电路为卸荷负载投切电路，卸荷负载投切电路接在输入母线电容和光伏逆变器的辅助电源之间，太阳能电池板通过输入母线电容向辅助电源供电。
本发明通过在光伏逆变器的辅助电源上加载卸荷负载投切电路，在辅助电源关机、没有工作时，卸荷负载投切电路挂载在光伏逆变器的直流母线上，以抑制太阳能电池板在弱光时过高的开路电压，避免了过高的太阳能电池板的开路电压引发辅助电源开机；反之，当太阳能电池板的输出能力足够使辅助电源启动时，卸荷负载投切电路被移除，整个辅助电源系统正常工作。本发明通过对现有技术的简单改进，很好的解决了从光伏逆变器直流母线取电的辅助电源在弱光时反复重启的问题。本发明没有夜间待机损耗，节省了电能，无需整流桥和较大的输入电容，节约了成本。
附图说明
图1为本发明以及外围电路的电路框图；
图2、3均为本发明以及辅助电源的电路图。
具体实施方式
如图1所示，一种可避免光伏逆变器辅助电源反复启停的电路，该电路为卸荷负载投切电路6，卸荷负载投切电路6接在输入母线电容2和光伏逆变器的辅助电源8之间，在光伏逆变器使用BOOST电路做前级，进行MPPT调节的情况下，这里的输入母线电容2为BOOST电路的输出电容。太阳能电池板1通过输入母线电容2向辅助电源8供电。
如图1所示，所述的辅助电源8包括功率变换单元3，所述的输入母线电容2分别与功率变换单元3的输入端、卸荷负载投切电路6相连，功率变换单元3的输出端与输出滤波单元4相连，输出滤波单元4通过反馈电路7与开关控制单元5的信号输入端相连，所述的开关控制单元5的信号输出端分别与功率变换单元3、卸荷负载投切电路6相连。辅助电源8将高压直流电变换成为低电压直流电给输出滤波单元4，开关控制单元5决定了振荡频率和占空比，反馈电路7用来稳定输出电压，卸荷负载投切电路6保证避免辅助电源8在弱光、太阳能电池板带载能力不足时出现反复启动的现象。
如图2所示，所述的卸荷负载投切电路6由开关管Q2、开关管Q3、电阻R1、二极管D1组成，其中，所述的开关管Q2、开关管Q3为MOS管、三极管和IGBT管三种中的任意一种，所述的电阻R1作为卸荷负载电阻，电阻R1的一端接光伏逆变器的直流母线，电阻R1的另一端与开关管Q2的漏极相连，开关管Q2的栅极分别与开关管Q3的漏极、二极管D1的正极相连，开关管Q3的栅极与二极管D3的正极相连，开关管Q2、开关管Q3的源极分别接辅助电源8的原边地，起机电阻R2的一端接光伏逆变器的直流母线，起机电阻R2的另一端与二极管D1的正极相连，所述的开关控制单元5包括芯片UC384X，二极管D1的负极与芯片UC384X的第7引脚相连。所述的功率变换单元3包括变压器TX1和开关管Q1，所述的开关管Q1的栅极通过电阻R4与芯片UC384X的输出引脚相连，所述的输出滤波单元4采用LC滤波电路，变压器TX1的原边接在输入母线电容2和芯片UC384X之间，变压器TX1的副边接LC滤波电路。所述的反馈电路由电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C4、电容C5构成，来稳定输出电压和芯片UC384X的供电电压。
如图2所示，起机电阻R2的阻值决定了辅助电源8的最小启动电压，当逆变器的母线电压大于辅助电源8的最小启动电压时，辅助电源8开始工作，设定辅助电源8的最小启动电压为200V，根据芯片UC384X的最小启动电流可以对电阻R2的阻值进行选择。电阻R1的阻值由开关控制单元5的最小启动电压和整个辅助电源8的最大输入功率决定。假定整个辅助电源8的最大输入功率为15W，电阻R1在辅助电源8的最小启动电压下消耗的功率要和辅助电源8的最大输入功率相匹配，在本发明中，假定电阻R1在辅助电源8在最小启动电压下消耗的功率为20W，可以计算出电阻R1的阻值为2K欧姆。开关管Q1承受的最大电压为太阳能电池板1的最大输出电压，在本发明中该最大输出电压为600V，考虑余量，开关管Q1选用800V的开关管。
如图2所示，当太阳能电池板1的输出电压比较低时，流过起机电阻R2的电流小于芯片UC384X的最小启动电流，芯片UC384X的第7引脚上的电压无法达到最小启动的阀值电压，辅助电源8不工作。在母线电压逐渐增加时，芯片UC384X的最小启动电流逐渐增大，芯片UC384X的7脚上的电压逐渐升高，芯片UC384X的启动阀值电压在15～17V之间或在7.8V～9V之间，而开关管Q2的开通阀值电压一般在2.5～5V，所以在芯片UC384X没有工作之前开关管Q2就已经导通，电阻R1已经挂接在逆变器的直流母线上。
如图2所示，当太阳能电池板1随着日照增强、带负载能力变强时，太阳能电池板1的输出电压逐渐升高，电阻R1上消耗的功率逐渐增强，同时流过电阻R2的启动电流逐渐增大，当流过电阻R2上的最小启动电流大于芯片UC384X的最小启动电流时，芯片UC384X启动，辅助电源8开始工作，这时变压器TX1通过二极管D2和二极管D3对芯片UC384X进行供电。芯片UC384X的供电电压迅速建立，当这个电压高于开关管Q3的阀值电压时，开关管Q3导通，开关管Q2关断，电阻R1被切除，以避免在逆变器正常工作时带来的附加损耗。二极管D1的作用是防止在开关管Q3导通时将芯片UC384X的的供电电压拉低，二极管D3的作用是阻止开关管Q3在辅助电源8没有启动时开通。
如图2所示，当太阳能电池板1因带载能力不足而使输出电压下降，以致不足以维持辅助电源8的工作时，辅助电源8关断，变压器TX1掉电，开关管Q3关断，由于开关管Q2的阀值电压远低于芯片UC384X启动后的最小工作电压，所以在辅助电源8停止工作后的一段时间内开关管Q2迅速导通，电阻R1挂接在母线上。电阻R1的阻值是由辅助电源8的最大输入功率决定的，当辅助电源8关断时迅速挂接到母线上的电阻R1，限制了太阳能电池板1在空载时过高的开路电压，从而避免了辅助电源8的误启动。
如图3所示，当所选择的开关管Q3的可靠开通筏值电压小于5V时，也可以采用芯片UC384X的第8引脚作为开关管Q3的开关信号。在芯片UC384X正常工作时，其第8引脚为5V的稳定电压。当辅助电源8没有工作时，芯片UC384X的第8引脚没有电压，开关管Q3关断。当辅助电源8启动后，其第8引脚上的5V电压使开关管Q3导通，从而开关管Q2关断，对加在母线上的卸荷负载-电阻R1进行切除。

Claims (6)

1.一种可避免光伏逆变器辅助电源反复启停的电路，其特征在于：该电路为卸荷负载投切电路(6)，卸荷负载投切电路(6)接在输入母线电容(2)和光伏逆变器的辅助电源(8)之间，太阳能电池板(1)通过输入母线电容(2)向辅助电源(8)供电。
2.根据权利要求1所述的可避免光伏逆变器辅助电源反复启停的电路，其特征在于：所述的辅助电源(8)包括功率变换单元(3)，所述的输入母线电容(2)分别与功率变换单元(3)的输入端、卸荷负载投切电路(6)相连，功率变换单元(3)的输出端与输出滤波单元(4)相连，输出滤波单元(4)通过反馈电路(7)与开关控制单元(5)的信号输入端相连，所述的开关控制单元(5)的信号输出端分别与功率变换单元(3)、卸荷负载投切电路(6)相连。
3.根据权利要求1或2所述的可避免光伏逆变器辅助电源反复启停的电路，其特征在于：所述的卸荷负载投切电路(6)由开关管Q2、开关管Q3、电阻R1和二极管D1组成，电阻R1的一端接光伏逆变器的直流母线，电阻R1的另一端与开关管Q2的漏极相连，开关管Q2的栅极分别与开关管Q3的漏极、二极管D1的正极相连，开关管Q3的栅极与二极管D3的正极相连，开关管Q2、开关管Q3的源极分别接辅助电源(8)的原边地，起机电阻R2的一端接光伏逆变器的直流母线，起机电阻R2的另一端与二极管D1的正极相连，所述的开关控制单元(5)包括芯片UC384X，二极管D1的负极与芯片UC384X的第7引脚相连。
4.根据权利要求2所述的可避免光伏逆变器辅助电源反复启停的电路，其特征在于：所述的功率变换单元(3)包括变压器TX1和开关管Q1，所述的开关管Q1的栅极通过电阻R4与芯片UC384X的输出引脚相连，所述的输出滤波单元(4)采用LC滤波电路，变压器TX1的原边接在输入母线电容(2)和芯片UC384X之间，变压器TX1的副边接LC滤波电路。
5.根据权利要求3所述的可避免光伏逆变器辅助电源反复启停的电路，其特征在于：所述的电阻R1的阻值由开关控制单元(5)的最小启动电压和整个辅助电源(8)的最大输入功率决定。
6.根据权利要求3所述的可避免光伏逆变器辅助电源反复启停的电路，其特征在于：所述的开关管Q2、开关管Q3为MOS管、三极管和IGBT管三种中的任意一种。
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