專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)變壓器光伏并網(wǎng)逆變裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新能源發(fā)電領(lǐng)域，具體地說(shuō)涉及一個(gè)把太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成交流電并輸送到一電網(wǎng)的裝置及其控制方法，它適用于各種太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前市場(chǎng)上的逆變器按照輸出波形可以分成兩大類(lèi)其一為非純正弦波逆變器，其二為純正弦波逆變器。非純正弦波逆變器包括方波逆變器、準(zhǔn)正弦波逆變器等等。非純正弦波逆變器只能用于阻性負(fù)載，如果用于感性、容性、整流濾波等負(fù)載的話(huà)會(huì)對(duì)負(fù)載和逆變器本身造成損壞。因此，該類(lèi)逆變器只在低端市場(chǎng)存在，在絕大多數(shù)情況下是不可用的。
純正弦波逆變器適用于各種類(lèi)型的負(fù)載，而且如果對(duì)它的輸出信號(hào)的幅度、相位進(jìn)行一定的控制的話(huà)就可以使之輸送到一電網(wǎng)(如市電電網(wǎng))中實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。純正弦波逆變從逆變方案來(lái)分類(lèi)，可以分成三類(lèi)。第一類(lèi)是工頻變壓器方案，它是最早的一種逆變方案，需要一個(gè)龐大的變壓器體積大、重量重、成本高、效率低。第二類(lèi)是高頻變壓器方案，它只需要一個(gè)比較小的高頻變壓器，體積、重量、效率均有所改善，但是電路比較復(fù)雜，因此成本的改善并不明顯。
為降低太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的成本，使之得以普及，比較理想的是無(wú)變壓器方案，它不需要變壓器，可以使系統(tǒng)體積、重量、成本大大改善。并且，由于太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中，太陽(yáng)能電池板成本很高，因此需要進(jìn)一步提高逆變器的效率。另外，如果太陽(yáng)能發(fā)電使用并網(wǎng)發(fā)電，那么可以省去蓄電池組等很多設(shè)備，進(jìn)一步降低系統(tǒng)成本，這就需要對(duì)發(fā)電系統(tǒng)的輸出信號(hào)的幅度、相位進(jìn)行一定的控制使之與電網(wǎng)中的固有交流電信號(hào)一致。由于無(wú)變壓器方案沒(méi)有實(shí)現(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)的隔離，因而對(duì)于無(wú)變壓器并網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)，其安全性能是非常重要的。
因此，設(shè)計(jì)一種無(wú)變壓器、效率高、安全性好的太陽(yáng)能并網(wǎng)逆變裝置，是業(yè)界的共同期望。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種無(wú)變壓器的太陽(yáng)能并網(wǎng)逆變裝置，它同時(shí)具備成本低、效率高、體積小等特點(diǎn)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種無(wú)變壓器的太陽(yáng)能并網(wǎng)逆變裝置的逆變控制方法，以便使逆變過(guò)程具有更高的效率和安全性。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供一種無(wú)變壓器光伏并網(wǎng)逆變裝置包括升壓?jiǎn)卧⒛孀儐卧⒉⒕W(wǎng)單元、以及控制單元。升壓?jiǎn)卧B接太陽(yáng)能電池，用以對(duì)該太陽(yáng)能電池的輸出電壓進(jìn)行升壓后輸出一直流電壓。逆變單元連接該升壓?jiǎn)卧靡詫⒃撋龎簡(jiǎn)卧敵龅闹绷麟妷恨D(zhuǎn)換為交流電壓。并網(wǎng)單元連接在該逆變單元與一交流電網(wǎng)之間，該并網(wǎng)單元根據(jù)一控制信號(hào)閉合或斷開(kāi)該逆變單元與該交流電網(wǎng)之間的電性連接?？刂茊卧B接該并網(wǎng)單元和逆變單元，控制單元采樣該升壓?jiǎn)卧闹绷麟妷阂约霸摻涣麟娋W(wǎng)的交流電壓和相位，并根據(jù)該直流電壓和該電網(wǎng)的交流電壓和相位確定輸出至該逆變單元的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和輸出至該并網(wǎng)單元的并網(wǎng)信號(hào)，其中該驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位與該電網(wǎng)交流電相位同步。
在上述的無(wú)變壓器光伏并網(wǎng)逆變裝置中，該升壓?jiǎn)卧?一電感，其一端連接該太陽(yáng)能電池的一輸出端； 一續(xù)流二極管，其陽(yáng)極端連接該電感的另一端； 一功率管，該功率管一端連接該電感的另一端，功率管另一端連接該太陽(yáng)能電池的另一輸出端，功率管控制端受一占空比可調(diào)的開(kāi)關(guān)信號(hào)控制而導(dǎo)通或關(guān)閉，而在該續(xù)流二極管的陰極端輸出所述直流電壓。
在上述的無(wú)變壓器光伏并網(wǎng)逆變裝置中，該控制單元包括 一組采樣電路，采樣該升壓?jiǎn)卧闹绷麟妷阂约霸摻涣麟娋W(wǎng)的交流電壓和相位；控制芯片，根據(jù)該直流電壓和該電網(wǎng)的交流電壓和相位確定輸出至該逆變單元的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和輸出至該并網(wǎng)單元的并網(wǎng)信號(hào)；以及一組驅(qū)動(dòng)電路，增大該驅(qū)動(dòng)信號(hào)和該并網(wǎng)信號(hào)的功率并分別輸出至該逆變單元和該并網(wǎng)單元。
在上述的無(wú)變壓器光伏并網(wǎng)逆變裝置中，該逆變單元包括第一功率管、第二功率管、第三功率管及第四功率管，依次序連接在所述升壓?jiǎn)卧膬奢敵龆酥g；第一電容和第一二極管，串聯(lián)在連接所述升壓?jiǎn)卧囊惠敵龆艘约暗谝还β使芎偷诙β使艿倪B接點(diǎn)之間；第二電容和第二二極管，串聯(lián)在連接所述升壓?jiǎn)卧牧硪惠敵龆艘约暗谌β使芎偷谒墓β使艿倪B接點(diǎn)之間； 一濾波電感，其一端連接第二功率管和第三功率管的連接點(diǎn)，另一端連接所述并網(wǎng)電路；其中第二和第三功率管分別被控制而以電網(wǎng)的頻率交替導(dǎo)通和截止，在第二功率管導(dǎo)通期間，第一功率管以介于電網(wǎng)頻率100 200倍之間的頻率不停地導(dǎo)通和截止；而在第二功率管截止期間，第一功率管也截止；在第三功率管導(dǎo)通期間，第四功率管以介于電網(wǎng)頻率100 200倍之間的頻率不停地導(dǎo)通和截止；而在第三功率管截止期間，第四功率管也截止；其中，該第一功率管、第二功率管、第三功率管及第四功率管是由該控制單元經(jīng)該組驅(qū)動(dòng)電路所輸出的
驅(qū)動(dòng)信號(hào)所驅(qū)動(dòng)。
在上述的無(wú)變壓器光伏并網(wǎng)逆變裝置中，該控制單元還根據(jù)升壓?jiǎn)卧闹绷麟妷罕O(jiān)測(cè)太陽(yáng)能電池的最大輸出功率，并據(jù)此調(diào)整并網(wǎng)功率，其中如果該直流電壓在穩(wěn)壓范圍內(nèi)，則增加并網(wǎng)功率；如果該直流電壓低于穩(wěn)壓范圍，則減小并網(wǎng)功率。
本發(fā)明的另一實(shí)施例提供一種無(wú)變壓器光伏并網(wǎng)逆變裝置的逆變控制方法。該逆變裝置包括升壓?jiǎn)卧?，連接太陽(yáng)能電池，用以對(duì)該太陽(yáng)能電池的輸出電壓進(jìn)行升壓后輸出一直流電壓；逆變單元，連接該升壓?jiǎn)卧?，用以將該升壓?jiǎn)卧敵龅闹绷麟妷恨D(zhuǎn)換為交流電壓；并網(wǎng)單元，連接在該逆變單元與一交流電網(wǎng)之間，該并網(wǎng)單元根據(jù)一并網(wǎng)信號(hào)閉合或斷開(kāi)該逆變單元與該交流電網(wǎng)之間的電性連接；以及控制單元，連接該逆變單元以及該并網(wǎng)單元以控制它們的運(yùn)行運(yùn)行；其中該逆變控制方法包括以下步驟；
a) 控制單元采樣升壓?jiǎn)卧闹绷麟妷汉徒涣麟娋W(wǎng)的電壓和相位；
b) 控制單元判斷該直流電壓和該交流電網(wǎng)的電壓和相位是否都正常，若其中有參數(shù)不正常，則返回到步驟a)，否則繼續(xù)進(jìn)入步驟c);
c) 控制單元輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)至逆變單元，促使直流至交流逆變開(kāi)始進(jìn)行，其中該驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位與該電網(wǎng)的交流電相位同步；
d) 控制單元控制并網(wǎng)單元閉合該逆變單元與該交流電網(wǎng)之間的電性連接，使逆變單元所產(chǎn)生的交流電耦合至該交流電網(wǎng)；以及
e) 在并網(wǎng)過(guò)程中，控制單元進(jìn)行一對(duì)太陽(yáng)能電池所能輸出的最大功率進(jìn)行監(jiān)測(cè)的最大功率點(diǎn)跟蹤步驟，以據(jù)此調(diào)整并網(wǎng)功率。
在上述的無(wú)變壓器光伏并網(wǎng)逆變裝置的逆變控制方法中，還包括步驟
f) 控制單元繼續(xù)采樣升壓?jiǎn)卧闹绷麟妷汉徒涣麟娋W(wǎng)的電壓和相位；以及
g) 判斷該直流電壓和該交流電網(wǎng)的電壓和相位是否都正常，若其中有參數(shù)不正常，則斷開(kāi)該逆變單元與該交流電網(wǎng)之間的電性連接，停止逆變單元的逆變，
并返回步驟a)。
在上述的無(wú)變壓器光伏并網(wǎng)逆變裝置的逆變控制方法中，步驟e)中的最大
功率點(diǎn)跟蹤步驟包括
判斷升壓?jiǎn)卧闹绷麟妷菏欠裨诜€(wěn)壓范圍內(nèi)，如果該直流電壓在穩(wěn)壓范圍
內(nèi)，則增加并網(wǎng)功率；如果該直流電壓低于穩(wěn)壓范圍，則減小并網(wǎng)功率。
其中，增大和減小并網(wǎng)功率的步驟包括通過(guò)增大和減小該驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比。
在上述的無(wú)變壓器光伏并網(wǎng)逆變裝置的逆變控制方法中，在該增加并網(wǎng)功率步驟之前還包括判斷并網(wǎng)功率是否達(dá)到最大輸出功率，如果并網(wǎng)功率已增加到最大輸出功率，則不再增加并網(wǎng)功率。
本發(fā)明由于采用以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以使裝置體積變小、重量減輕、成本降低，其產(chǎn)生的純正弦波不會(huì)給電網(wǎng)造成高頻諧波的危害，使并網(wǎng)發(fā)電稱(chēng)為可能。并且，本發(fā)明的最大功率點(diǎn)跟蹤方法由控制單元改變并網(wǎng)的輸出功率同時(shí)監(jiān)控升壓?jiǎn)卧妮敵鲭妷?，這種獲得最大功率點(diǎn)的方法只需
要跟蹤一個(gè)電壓的值，省去了復(fù)雜的計(jì)算和比較。


為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說(shuō)明，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的無(wú)變壓器光伏并網(wǎng)逆變裝置的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的無(wú)變壓器升壓?jiǎn)卧娐穲D。圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的逆變單元電路圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的并網(wǎng)單元電路圖。圖5是圖3所示的逆變單元中各部分波形圖。圖6是圖5所示的Q1 Q4降低頻率后的波形圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的控制單元的控制流程圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的控制單元的最大功率點(diǎn)跟蹤方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖1所示，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例無(wú)變壓器的太陽(yáng)能并網(wǎng)逆變裝置10，包括一無(wú)變壓器升壓?jiǎn)卧?10、 一逆變單元120、 一并網(wǎng)單元130以及一控制單元140。其中升壓?jiǎn)卧?10連接到太陽(yáng)能電池100，逆變單元120連接到升壓?jiǎn)卧狪IO，并網(wǎng)單元130連接在逆變單元120與一市電電網(wǎng)200之間?？刂茊卧?40包括一控制芯片Ml、以及分別連接到控制芯片141的一組采樣電路142(圖中示例性地示出1個(gè))和一組驅(qū)動(dòng)電路143 (圖中示例性地示出l個(gè))。
參考圖2所示，升壓?jiǎn)卧狪IO是無(wú)變壓器的電路，它由一功率管Q、 一電感L、 一續(xù)流二極管D以及一個(gè)控制功率管Q的電源模塊111構(gòu)成。電源模塊111施加開(kāi)關(guān)信號(hào)至功率管Q，通過(guò)功率管Q的開(kāi)關(guān)切換來(lái)將耦合到電感L 一端的太陽(yáng)能電池輸入電壓VO轉(zhuǎn)換為從續(xù)流二極管D的陰極端輸出的電壓VI。具體過(guò)程是當(dāng)功率管Q導(dǎo)通時(shí)，電感L電流增加，儲(chǔ)蓄能量；功率管Q關(guān)閉時(shí)，電感L電流從續(xù)流二極管D向后輸出，電流減小。不停開(kāi)關(guān)功率管Q，會(huì)使此電路產(chǎn)生一個(gè)直流輸出電壓VI。這個(gè)電壓VI和輸入電壓VO的比由功率管開(kāi)關(guān)時(shí)間的比來(lái)決定，即
VI = (l+Ton/Toff) XVO
其中，Ton為每周期功率管導(dǎo)通時(shí)間，Toff為每周期功率管關(guān)閉時(shí)間。升壓?jiǎn)卧?10的輸出電壓VI會(huì)進(jìn)入逆變單元120進(jìn)行直流至交流逆變。在一個(gè)實(shí)施例中，逆變單元120由四個(gè)IGBT、兩個(gè)續(xù)流二極管D1、 D2、兩個(gè)電解電容C1、C2、以及低通濾波電感Lnet組成，如圖3所示。四個(gè)功率管Ql Q4的開(kāi)關(guān)由控制單元140控制。其中第二和第三功率管Q2、 Q3分別被控制而以電網(wǎng)的頻率(如50Hz或60Hz)交替導(dǎo)通和截止。在第二功率管Q2導(dǎo)通期間，第一功率管Q1以介于電網(wǎng)頻率100 — 200倍之間的頻率不停地導(dǎo)通和截止；而在第二功率管Q2截止期間，第一功率管Q1也截止。類(lèi)似的，在第三功率管Q3導(dǎo)通期間，第四功率管Q4以介于電網(wǎng)頻率100 — 200倍之間的頻率不停地導(dǎo)通和截止；而在第三功率管Q3截止期間，第四功率管Q4也截止。這樣，可以使該電路輸出一個(gè)交流電壓，且頻率和電網(wǎng)頻率一致。
如圖5所示，前四個(gè)波形按順序分別是功率管Q1， Q2， Q3， Q4的驅(qū)動(dòng)波形。圖中電平高表示功率管導(dǎo)通，電平低表示功率管截止。如前所述Q2、 Q3是低頻交替導(dǎo)通。Q2導(dǎo)通期間Q1高頻開(kāi)關(guān)。Q3導(dǎo)通期間，Q4高頻開(kāi)關(guān)。這樣的開(kāi)關(guān)方式使得功率管Q2， Q3，電感Lnet的連接點(diǎn)A上波形為圖4所示波形VA。在一個(gè)實(shí)施例中，各波形的高電平為350V，低電平為-350V，其中值為OV。通過(guò)電感Lnet的濾波，將電壓VA中的高頻部分濾走，在并網(wǎng)電路的L端就得到如圖4所示的一個(gè)正弦波形Vsin。
由于圖5中高頻和低頻的比太高，所以很難看清高頻波的形式。因此，將Q1 Q4中的高頻驅(qū)動(dòng)波頻率降低6倍后得到圖6所示波形。高頻波每個(gè)周期時(shí)間相等，但是每次導(dǎo)通和截止的時(shí)間比(即占空比)是不一樣的。占空比由小變大再變小，而變化的規(guī)律遵循正弦波的規(guī)律。這樣，當(dāng)電感Lnet濾掉高頻部分后，剩下的低頻部分正好是正弦波。
上述的正弦波Vsin經(jīng)過(guò)并網(wǎng)單元130輸送到巿電電網(wǎng)200，其中并網(wǎng)單元130會(huì)控制正弦波Vsin耦合到電網(wǎng)的時(shí)機(jī)。并網(wǎng)單元130的一個(gè)實(shí)施例參考圖6所示，其包括兩個(gè)繼電器K1、 K2，繼電器K1、 K2的開(kāi)合由控制單元140所控制。當(dāng)兩個(gè)繼電器Kl、 K2都合上的時(shí)候，逆變裝置10的輸出(即正弦波Vsin)與電網(wǎng)200連接。繼電器K1、 K2中的任何一個(gè)斷開(kāi)，則逆變裝置10即與電網(wǎng)200斷開(kāi)。
盡管可以在逆變單元120中使正弦波Vsin符合市電電網(wǎng)的頻率，然而輸送到電網(wǎng)200的正弦波Vsin還必須與電網(wǎng)中的市電交流電信號(hào)相位相同，這是通過(guò)對(duì)并網(wǎng)單元130的開(kāi)關(guān)控制實(shí)現(xiàn)的。另外，由于逆變裝置10已無(wú)變壓器隔離，因此并網(wǎng)單元130就起到隔離作用，保護(hù)逆變裝置IO不受電網(wǎng)異常的影響而損壞，反之亦然。
需要對(duì)升壓?jiǎn)卧妮敵鲭妷阂约敖涣麟娋W(wǎng)的電壓和相位等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控以實(shí)現(xiàn)上述的并網(wǎng)功能，這是由控制單元140完成的?？刂茊卧?40包括一控制芯片141、 一組采樣電路142 (圖中示例性地示出1個(gè))以及一組驅(qū)動(dòng)電路143 (圖中示例性地示出1個(gè))?？刂菩酒?41是控制單元140的核心，用以控制逆變單元120以及并網(wǎng)單元130的運(yùn)行。
參考圖7所示，控制單元140的控制流程包括以下步驟
在步驟300，各采樣電路142將升壓?jiǎn)卧?10的輸出電壓VI和交流電網(wǎng)200的電壓和相位等參數(shù)采樣下來(lái)送給控制芯片141。
在步驟301 303，控制芯片142判斷這些參數(shù)是否都正常。舉例來(lái)說(shuō)，VI在設(shè)定范圍內(nèi)(如650 — 750V)之間，交流電網(wǎng)電壓也在設(shè)定范圍內(nèi)(如200 — 240V之間)，交流電網(wǎng)信號(hào)是否出現(xiàn)雜波導(dǎo)致相位不正常。如果參數(shù)都正常則繼續(xù)執(zhí)行。只要其中一參數(shù)不正常，則返回到步驟301，繼續(xù)檢驗(yàn)這些參數(shù)，直到這些參數(shù)正常。
接著，在步驟304，控制芯片141將逆變單元120需要的驅(qū)動(dòng)信號(hào)送給驅(qū)動(dòng)電路143，再由驅(qū)動(dòng)電路143增大這些驅(qū)動(dòng)信號(hào)的功率后產(chǎn)生控制逆變單元120的四個(gè)功率管Q1 Q4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使得逆變開(kāi)始進(jìn)行，逆變過(guò)程己于前文中描述，在此不再贅述。其中，這些驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位會(huì)與電網(wǎng)相位同步，以便使逆變后產(chǎn)生的正弦波相位與電網(wǎng)相位同步。
之后，進(jìn)入步驟305，控制芯片141會(huì)輸出并網(wǎng)信號(hào)，經(jīng)由驅(qū)動(dòng)電路143放大后，控制并網(wǎng)單元的兩個(gè)并網(wǎng)繼電器K1、 K2合上，這時(shí)逆變單元120的輸出Vsin就耦合到電網(wǎng)200，完成發(fā)電電能并網(wǎng)。
在并網(wǎng)過(guò)程中，控制單元140會(huì)進(jìn)行對(duì)太陽(yáng)能電池IOO所能輸出的最大功率進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在此稱(chēng)為最大功率點(diǎn)跟蹤，如步驟306所示。最大功率點(diǎn)跟蹤的具體流程如后所述。
然后，控制芯片140還會(huì)繼續(xù)接收采樣電路142采到的升壓?jiǎn)卧?10的輸出電壓和交流電網(wǎng)200的電壓和相位等參數(shù)，并檢測(cè)這些參數(shù)是否異常，如步驟307所示。 一旦發(fā)現(xiàn)這些參數(shù)不正常就斷開(kāi)并網(wǎng)、停止逆變(步驟308)，然后返回到步驟301。
在太陽(yáng)能電池發(fā)電過(guò)程中，期望增大并網(wǎng)輸出的功率來(lái)將太陽(yáng)能電池100的輸出功率發(fā)揮到極限。為此控制單元140執(zhí)行最大功率點(diǎn)跟蹤步驟。
最大功率點(diǎn)跟蹤方法的特點(diǎn)是，升壓?jiǎn)卧狪IO只進(jìn)行穩(wěn)壓，不進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤，而由控制單元140來(lái)負(fù)責(zé)最大功率點(diǎn)跟蹤。這種方式的好處是升壓?jiǎn)卧狪OO可以完全不受控制單元140控制，它自己構(gòu)成一個(gè)功能獨(dú)立的單元。如圖8所示，最大功率點(diǎn)跟蹤的步驟如下
在步驟400，控制單元140中采樣電路142將升壓?jiǎn)卧?10的輸出電壓VI 采樣下來(lái)送給控制芯片141。
在步驟401，判斷升壓的輸出電壓VI是否在穩(wěn)壓范圍內(nèi)。如果升壓?jiǎn)卧?110的輸出電壓VI在穩(wěn)壓范圍內(nèi)，則說(shuō)明逆變裝置10的輸出功率小于太陽(yáng)能 電池100的最大功率，則增加并網(wǎng)功率(步驟403)，增加并網(wǎng)功率可以通過(guò) 增加Q2和Q3的控制信號(hào)的占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)；如果升壓?jiǎn)卧?10的輸出電壓VI 低于穩(wěn)壓范圍，則說(shuō)明已經(jīng)將太陽(yáng)能電池能夠輸出的功率用到極限，也就說(shuō)明 此時(shí)已經(jīng)是太陽(yáng)能電池IOO的最大輸出功率點(diǎn)，則減小并網(wǎng)功率(步驟404)。
在增加并網(wǎng)功率之前，還判斷并網(wǎng)功率是否達(dá)到最大輸出功率(步驟402)， 如果并網(wǎng)功率增加到最大輸出功率且輸出電壓VI還是在穩(wěn)壓范圍內(nèi)，就不再 增加并網(wǎng)功率，直接返回步驟400不斷重復(fù)上述過(guò)程。
綜上所述，本發(fā)明的上述實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)-
本發(fā)明利用無(wú)變壓器逆變電路，可以使裝置體積變小、重量減輕、成本降 低，其產(chǎn)生的純正弦波不會(huì)給電網(wǎng)造成高頻諧波的危害，使并網(wǎng)發(fā)電稱(chēng)為可能。 并且，本發(fā)明的最大功率點(diǎn)跟蹤方法由控制單元改變并網(wǎng)的輸出功率同時(shí)監(jiān)控 升壓?jiǎn)卧妮敵鲭妷?，這種獲得最大功率點(diǎn)的方法只需要跟蹤一個(gè)電壓的值， 省去了復(fù)雜的計(jì)算和比較。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本 領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善， 因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書(shū)所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)變壓器光伏并網(wǎng)逆變裝置，包括升壓?jiǎn)卧B接太陽(yáng)能電池，用以對(duì)該太陽(yáng)能電池的輸出電壓進(jìn)行升壓后輸出一直流電壓；逆變單元，連接該升壓?jiǎn)卧?，用以將該升壓?jiǎn)卧敵龅闹绷麟妷恨D(zhuǎn)換為交流電壓；并網(wǎng)單元，連接在該逆變單元與一交流電網(wǎng)之間，該并網(wǎng)單元根據(jù)一控制信號(hào)閉合或斷開(kāi)該逆變單元與該交流電網(wǎng)之間的電性連接；以及控制單元，連接該并網(wǎng)單元和逆變單元，該控制單元采樣該升壓?jiǎn)卧闹绷麟妷阂约霸摻涣麟娋W(wǎng)的交流電壓和相位，并根據(jù)該直流電壓和該電網(wǎng)的交流電壓和相位確定輸出至該逆變單元的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和輸出至該并網(wǎng)單元的并網(wǎng)信號(hào)，其中該驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位與該電網(wǎng)交流電相位同步。
2. 如權(quán)利要求1所述的無(wú)變壓器光伏并網(wǎng)逆變裝置，其特征在于，該升 壓?jiǎn)卧ㄒ浑姼?，其一端連接該太陽(yáng)能電池的一輸出端； 一續(xù)流二極管，其陽(yáng)極端連接該電感的另一端；一功率管，該功率管一端連接該電感的另一端，功率管另一端連接該太陽(yáng) 能電池的另一輸出端，功率管控制端受一占空比可調(diào)的開(kāi)關(guān)信號(hào)控制而導(dǎo)通或 關(guān)閉，而在該續(xù)流二極管的陰極端輸出所述直流電壓。
3. 如權(quán)利要求1所述的無(wú)變壓器光伏并網(wǎng)逆變裝置，其特征在于，該控 制單元包括一組采樣電路，釆樣該升壓?jiǎn)卧闹绷麟妷阂约霸摻涣麟娋W(wǎng)的交流電壓和相位；控制芯片，根據(jù)該直流電壓和該電網(wǎng)的交流電壓和相位確定輸出至該逆變單 元的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和輸出至該并網(wǎng)單元的并網(wǎng)信號(hào)；以及一組驅(qū)動(dòng)電路，增大該驅(qū)動(dòng)信號(hào)和該并網(wǎng)信號(hào)的功率并分別輸出至該逆變單 元和該并網(wǎng)單元。
4. 如權(quán)利要求3所述的無(wú)變壓器光伏并網(wǎng)逆變裝置，其特征在于，該逆變單元包括第一功率管、第二功率管、第三功率管及第四功率管，依次序連接在所述 升壓?jiǎn)卧膬奢敵龆酥g；第一電容和第一二極管，串聯(lián)在連接所述升壓?jiǎn)卧囊惠敵龆艘约暗谝还?率管和第二功率管的連接點(diǎn)之間；第二電容和第二二極管，串聯(lián)在連接所述升壓?jiǎn)卧牧硪惠敵龆艘约暗谌?功率管和第四功率管的連接點(diǎn)之間；一濾波電感，其一端連接第二功率管和第三功率管的連接點(diǎn)，另一端連接 所述并網(wǎng)電路；其中第二和第三功率管分別被控制而以電網(wǎng)的頻率交替導(dǎo)通和截止，在第 二功率管導(dǎo)通期間，第一功率管以介于電網(wǎng)頻率100 200倍之間的頻率不停 地導(dǎo)通和截止；而在第二功率管截止期間，第一功率管也截止；在第三功率管 導(dǎo)通期間，第四功率管以介于電網(wǎng)頻率100 200倍之間的頻率不停地導(dǎo)通和 截止；而在第三功率管截止期間，第四功率管也截止；其中，該第一功率管、第二功率管、第三功率管及第四功率管是由該控制 單元經(jīng)該組驅(qū)動(dòng)電路所輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)所驅(qū)動(dòng)。
5. 如權(quán)利要求1所述的無(wú)變壓器光伏并網(wǎng)逆變裝置，其特征在于，該控 制單元還根據(jù)升壓?jiǎn)卧闹绷麟妷罕O(jiān)測(cè)太陽(yáng)能電池的最大輸出功率，并據(jù)此調(diào)整 并網(wǎng)功率，其中如果該直流電壓在穩(wěn)壓范圍內(nèi)，則增加并網(wǎng)功率；如果該直流 電壓低于穩(wěn)壓范圍，則減小并網(wǎng)功率。
6. —種無(wú)變壓器光伏并網(wǎng)逆變裝置的逆變控制方法，該逆變裝置包括 升壓?jiǎn)卧B接太陽(yáng)能電池，用以對(duì)該太陽(yáng)能電池的輸出電壓進(jìn)行升壓后輸出一直 流電壓；逆變單元，連接該升壓?jiǎn)卧?，用以將該升壓?jiǎn)卧敵龅闹绷麟妷恨D(zhuǎn)換為 交流電壓；并網(wǎng)單元，連接在該逆變單元與一交流電網(wǎng)之間，該并網(wǎng)單元根據(jù)一控 制信號(hào)閉合或斷開(kāi)該逆變單元與該交流電網(wǎng)之間的電性連接；以及控制單元，連接 該逆變單元以及該并網(wǎng)單元并控制逆變單元和并網(wǎng)單元的運(yùn)行；其中該逆變控制 方法包括以下步驟；a) 控制單元采樣升壓?jiǎn)卧闹绷麟妷汉徒涣麟娋W(wǎng)的電壓和相位；b) 控制單元判斷該直流電壓和該交流電網(wǎng)的電壓和相位是否都正常，若其中有參數(shù)不正常，則返回到步驟a)，否則繼續(xù)進(jìn)入步驟C);C)控制單元輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)至逆變單元，促使直流至交流逆變開(kāi)始進(jìn)行，其 中該驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位與該電網(wǎng)的交流電相位同步；d) 控制單元控制并網(wǎng)單元閉合該逆變單元與該交流電網(wǎng)之間的電性連接，使 逆變單元所產(chǎn)生的交流電耦合至該交流電網(wǎng)；以及e) 在并網(wǎng)過(guò)程中，控制單元進(jìn)行一對(duì)太陽(yáng)能電池所能輸出的最大功率進(jìn)行 監(jiān)測(cè)的最大功率點(diǎn)跟蹤步驟，以據(jù)此調(diào)整并網(wǎng)功率。
7. 如權(quán)利要求6所述的無(wú)變壓器光伏并網(wǎng)逆變裝置的逆變控制方法，其 特征在于，還包括步驟f) 控制單元繼續(xù)采樣升壓?jiǎn)卧闹绷麟妷汉徒涣麟娋W(wǎng)的電壓和相位；以及g) 判斷該直流電壓和該交流電網(wǎng)的電壓和相位是否都正常，若其中有參數(shù) 不正常，則斷開(kāi)該逆變單元與該交流電網(wǎng)之間的電性連接，停止逆變單元的逆變， 并返回步驟a)。
8. 如權(quán)利要求6所述的無(wú)變壓器光伏并網(wǎng)逆變裝置的逆變控制方法，其 特征在于，步驟e)中的最大功率點(diǎn)跟蹤步驟包括判斷升壓?jiǎn)卧闹绷麟妷菏欠裨诜€(wěn)壓范圍內(nèi)，如果該直流電壓在穩(wěn)壓范圍內(nèi)，則增加并網(wǎng)功率；如果該直流電壓低于穩(wěn)壓范圍，則減小并網(wǎng)功率。
9. 如權(quán)利要求8所述的無(wú)變壓器光伏并網(wǎng)逆變裝置的逆變控制方法，其 特征在于，增大和減小并網(wǎng)功率的步驟包括通過(guò)增大和減小該驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空 比。
10. 如權(quán)利要求8所述的無(wú)變壓器光伏并網(wǎng)逆變裝置的逆變控制方法，其 特征在于，在該增加并網(wǎng)功率步驟之前還包括判斷并網(wǎng)功率是否達(dá)到最大輸 出功率，如果并網(wǎng)功率已增加到最大輸出功率，則不再增加并網(wǎng)功率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無(wú)變壓器光伏并網(wǎng)逆變裝置及其控制方法。該逆變裝置包括升壓?jiǎn)卧⒛孀儐卧?、并網(wǎng)單元、以及控制單元。升壓?jiǎn)卧靡詫?duì)該太陽(yáng)能電池的輸出電壓進(jìn)行升壓后輸出一直流電壓。逆變單元用以將該升壓?jiǎn)卧敵龅闹绷麟妷恨D(zhuǎn)換為交流電壓。并網(wǎng)單元連接在該逆變單元與一交流電網(wǎng)之間，并根據(jù)一控制信號(hào)閉合或斷開(kāi)該逆變單元與該交流電網(wǎng)之間的電性連接。控制單元連接該并網(wǎng)單元和逆變單元，控制單元根據(jù)該直流電壓和該電網(wǎng)的交流電壓和相位確定輸出至該逆變單元的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和輸出至該并網(wǎng)單元的并網(wǎng)信號(hào)，其中該驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位與該電網(wǎng)交流電相位同步。據(jù)此，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一種成本降低、效率和安全性提高的逆變裝置。
文檔編號(hào)H02J7/00GK101582592SQ20081003742
公開(kāi)日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2008年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月15日
發(fā)明者昆 宣 申請(qǐng)人:昆 宣