CN102856928B - 一种逆变器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种逆变器，包括电路系统和控制系统，所述电路系统包括太阳能电池板和电网输出，所述太阳能电池板和电网输出之间依次设有直流开关、BOOST升压电路、单相全桥电路和并网滤波器；所述控制系统包括DSP控制平台，所述DSP控制平台连接有保护模块、采样调理模块、过零比较模块和电平转换模块，所述电平转换模块连接有I/O信息模块、驱动模块和功率放大模块。本发明的有益效果为：本发明基于DSP控制平台，采用了拓扑及调制等方式，在实际使用中具有效率高、重量轻、体积小等优点，最高效率达97.51%；同时能够无差拍控制跟踪并网电压相位，实现单位功率因数并网，并网电流具有优秀的谐波特性，满载THD为1.57%。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种逆变器。
背景技术
随着光伏技术的不断发展，并网电能质量和效率这两个光伏并网逆变器最重要的两个指标也成为了目前技术上的难点和重点。现在市场上的逆变器主要分为隔离型与非隔离型两种光伏逆变器，隔离型逆变器内包含有变压器使电池板与电网之间没有直接的电联系，保证了用户的安全，但是变压器带来效率的损失，一般隔离型逆变器效率比非隔离逆变器低1.5%或者更多，所以非隔离的逆变器是以后市场的主流。
非隔离的光伏逆变器要解决对地共模漏电流的问题，有两种途径，一种是在全桥基础上使用双极性调制方式，一种是使用单极性调制方式但需要另外增加其他装置来限制共模漏电流。前者由于会降低并网电能质量所以应用较少，一般采用后者技术。现在市场上的解决方案是：1、在全桥逆变电路的直流进线处加入旁路开关，如H5、H6电路两种；2、在全桥逆变电路的交流出线处加入续流回路，如HERIC电路；3、采用改进型NPC拓扑结构。
虽然这些技术都能解决对地共模漏电流的问题，但是方法1、2都需要在全桥的基础上增加新的功率开关管，加大了主电路设计和控制的难度，同时新的开关管都工作于高频状态下，一定程度上增加了损耗，折损了采用单极性调制带来的效率优势。方法3缺点是直流电压输入要求是H桥的两倍，直流利用率低，需要提高母线的电压值，增大了直流母线电容及前级升压电路的耐压要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种逆变器，以达到提高转换效率、提高并网的电能质量，同时保证逆变器的重量轻、体积小等特点。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种逆变器，包括电路系统和控制系统，所述电路系统包括太阳能电池板和电网输出，所述太阳能电池板和电网输出之间依次设有直流开关、BOOST升压电路、单相全桥电路和并网滤波器；所述控制系统包括DSP（数字信号处理）控制平台，所述DSP控制平台连接有保护模块、采样调理模块、过零比较模块和电平转换模块，所述电平转换模块连接有I/O信息模块、驱动模块和功率放大模块。
进一步的，所述太阳能电池板和直流开关间依次设有防雷器和EMI滤波器；所述并网滤波器和电网输出之间依次设有EMI滤波器和防雷器。
进一步的，所述DSP控制平台连接有通讯电路，所述通讯电路与液晶显示装置和上位机相连接。所述DSP控制平台内设有AD采样模块、EPWM（增强型脉宽调制器）模块、GPIO控制模块、串口通信模块、时钟PLL（锁相环）模块和TZ驱动封锁模块。
进一步的，所述DSP控制平台连接有辅助电源电路。
本发明的有益效果为：本发明基于DSP控制平台，采用了拓扑及调制等方式，在实际使用中具有效率高、重量轻、体积小等优点，最高效率达97.51%；同时能够无差拍控制跟踪并网电压相位，实现单位功率因数并网，并网电流具有优秀的谐波特性，满载THD为1.57%。
附图说明
图1为本发明实施例中一种逆变器的电路结构图；
图2为本发明实施例中一种逆变器的系统结构图；
图3为本发明实施例中一种逆变器的全球拓扑电路结构示意图；
图4为本发明实施例中一种逆变器的简易单极性调制原理图。
具体实施方式
本发明实施例所述的一种逆变器，包括电路系统和控制系统，所述电路系统包括太阳能电池板和电网输出，所述太阳能电池板和电网输出之间依次设有直流开关、BOOST升压电路、单相全桥电路和并网滤波器；所述控制系统包括DSP控制平台，所述DSP控制平台连接有保护模块、采样调理模块、过零比较模块和电平转换模块，所述电平转换模块连接有I/O信息模块、驱动模块和功率放大模块。
进一步的，所述太阳能电池板和直流开关间依次设有防雷器和EMI滤波器；所述并网滤波器和电网输出之间依次设有EMI滤波器和防雷器。
进一步的，所述DSP控制平台连接有通讯电路，所述通讯电路与液晶显示装置和上位机相连接。所述DSP控制平台内设有AD采样模块、EPWM模块、GPIO控制模块、串口通信模块、时钟PLL模块和TZ驱动封锁模块；所述DSP控制平台上设有辅助电源电路。
具体实施时，整个逆变器的结构如图1和图2所示。太阳能电池板的电压先经过直流开关，后进防雷器件和EMI滤波器，此结构避免外界意外情况发生对系统的正常运行带来危险，提高了产品的安全性与可靠性。主回路采用两级式拓扑结构，以扩大电池板输入电压的范围。前级升压电路采用传统的Boost电路，将电池板输入电压升高至满足逆变器要求的高电压，同时完成对电池板最大功率点的跟踪，后级单相全桥电路将直流电压逆变为交流电压实现单位功率因数并网发电。为了提高并网的电能质量和提高系统抵御外界干扰的能力，交流电进送入电网前，也要进行两级滤波和防雷处理。整个逆变器中不包含隔离变压器元件，使系统能获得更高的效率性能。
系统的供电采用反激式电源结构。传感器采集的信号经过调理电路后送到DSP控制平台的AD口和I/O口，DSP控制平台对模拟量的采样进行模数转换，根据转换的结果进行保护判断，同时根据结果进行两级电路的闭环计算、最大功率点跟踪计算,给模块发出PWM驱动信号。本系统具有人机界面串口通讯等功能，人性化的触摸屏控制界面方便用户操作。
从能量利用的角度考虑，若BOOST电路中电感的电流出现断续的情况，则必然有一段时间电池板的能量未得到利用，所以电路设计应尽量避免出现电流断续的情况，电感值选取不能太小。若忽略电感和电容的寄生电阻，当PWM波占空比过大时，继续增大占空比输出电压不会升高反而会降低，这是由于电路的寄生参数导致。在实际电路应用中，应限制PWM波的最大脉宽。本系统中限制最大脉宽为0.75。
并网逆变器都采用直接的电流控制技术，使并网电流处于反馈闭环状态，可以获得更理想的稳态精度和动态响应速度，并能降低电流对参数变化的敏感度，增强系统的抗扰能力。典型的控制方法包括基于PI控制器的电流控制、滞环电流控制、比例谐振控制、内模控制、预测电流控制理论等。
如图3所示，逆变器的拓扑结构采用传统的全桥结构，调制方法采用简易单极性调制方法。传统单极性调制方式的开关管状态，在调制波的正半周期，开关管S1始终导通，S3、S4交替通断，而实际上S3只在非阻性负载下，PWM波基波分量与电流反相的区域内才需要开通续流，其余时间靠反并联二极管D3完成续流。目前相关标准要求小功率单相并网逆变器的并网功率因数尽量为1，即并网逆变器的负载可视为滤波电感与纯阻性负载串联，而相对阻性负载而言，滤波电感的影响非常小，所以在光伏并网逆变器应用中，可以进一步将单极性调制方式简化为简易单极性模式，即在调制波的正半周期，开关管S1始终导通，S2、S3始终关断，S4以PWM波方式通断，在调制波的负半周期，开关管S3始终导通，S1、S4始终关断，S2以PWM波方式通断，如图4所示。
这样，与传统单极性调制方式相比，虽然减少的开关动作实际上并不会带来效率上的提升，但是在实际应用中，前者由于一个桥臂的两个开关管交替通断必然需要加入死区，对并网电流带来不利影响，而简易单极性调制下可以不需要加入PWM波死区，使桥臂中点输出电压在正常情况下减小了因为死区带来的谐波。
传统的实现方法是S1~S4都采用IGBT，而且四个IGBT在每个开关周期都需要动作一次，这样的功率的损耗较大，本系统采用的是S1、S3采用IGBT，而S2和S4采用coolMOS来代替IGBT，而S1和S3维持每个开关周期动作一次，S2和S4只需要每个正弦周期动作一次，这样大大降低了功率器件的损耗，从而提高了整个系统的转换效率。
本系统逆变侧采用母线电压外环、并网电流内环控制的典型控制结构，其中电压外环采用PI调节器，电流内环基于无差拍电流控制理论,整个控制器只有一个PI调节器，参数整定比较简单。外环电压控制使电解电容直流母线电压为恒值或实现MPPT控制；内环电流控制保证输出电能质量。
逆变器的控制核心是基于TI公司的浮点型数字信号处理器TMS320F28335的最小系统板，其高精度、低功耗、高集成度外设等优势为提高整个系统的控制性能提供了保证。本系统采用12位高精度AD，有效地提高了系统的采样精度。为及时保护、数据处理提供可靠依据。拥有智能通讯控制系统，可以单机触摸屏控制，也可以通过远程检测控制。
虽然以上仅描述了本发明的具体实施方式范例，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更或修改均落入本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种逆变器，包括电路系统和控制系统，其特征在于：所述电路系统包括太阳能电池板和电网输出，所述太阳能电池板和电网输出之间依次设有直流开关、BOOST升压电路、单相全桥电路和并网滤波器；所述控制系统包括DSP控制平台，所述DSP控制平台连接有保护模块、采样调理模块、过零比较模块和电平转换模块，所述电平转换模块连接有I/O信息模块、驱动模块和功率放大模块；所述太阳能电池板和直流开关间依次设有防雷器和EMI滤波器；所述并网滤波器和电网输出之间依次设有EMI滤波器和防雷器；并且所述电路系统中限制最大脉宽为0.75。
2.根据权利要求1所述的一种逆变器，其特征在于：所述DSP控制平台连接有通讯电路，所述通讯电路与液晶显示装置和上位机相连接。
3.根据权利要求2所述的一种逆变器，其特征在于：所述DSP控制平台内设有AD采样模块、EPWM模块、GPIO控制模块、串口通信模块、时钟PLL模块和TZ驱动封锁模块。
4.根据权利要求3所述的一种逆变器，其特征在于：所述DSP控制平台连接有辅助电源电路。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2888741Y (zh) * | 2005-09-19 | 2007-04-11 | 珠海泰坦科技股份有限公司 | 无主可并联逆变电源控制系统 |
| CN102157959A (zh) * | 2011-03-30 | 2011-08-17 | 华南理工大学 | 一种太阳能光伏逆变发电系统及其运行方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2888741Y (zh) * | 2005-09-19 | 2007-04-11 | 珠海泰坦科技股份有限公司 | 无主可并联逆变电源控制系统 |
| CN102157959A (zh) * | 2011-03-30 | 2011-08-17 | 华南理工大学 | 一种太阳能光伏逆变发电系统及其运行方法 |
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