專利名稱：并網(wǎng)寄生逆變器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及逆變器的技術領域，尤其涉及一種應用于并網(wǎng)系統(tǒng)中的寄生逆變
O
背景技術：
眾所周知，逆變器是一種將直流電(DC)轉換為交流電(AC)的電子裝置，已被廣泛的應用于人們的生活中。現(xiàn)有的逆變器有很多種，根據(jù)發(fā)電源的不同，分為煤電逆變器， 太陽能逆變器，風能逆變器，核能逆變器等；根據(jù)用途不同，分為獨立控制逆變器，并網(wǎng)逆變器。而隨著作為可再生能源的太陽能的越來越廣泛的應用，如光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，光伏并網(wǎng)逆變器是將太陽能電池板所輸出的直流電轉換成符合公共電網(wǎng)要求的交流電而必不可少的設備。如圖1所示為現(xiàn)有的一種并網(wǎng)逆變器，太陽能電池板陣列輸出的電壓首先經(jīng)過 BOOST升壓電路升成400V 600V的直流電壓，功率點跟蹤調(diào)節(jié)通過電壓采樣和電流采樣跟蹤到太陽能電池板陣列輸出的最大功率點，同時，由一單片機對采集到的市電的頻率、相位和電壓進行修正后一并輸入到H橋逆變電路中轉換成交流電，再經(jīng)過低通濾波器濾出工頻交流電，由隔離變壓器處理后并入電網(wǎng)，圖2為并網(wǎng)后的波形圖。然現(xiàn)有的并網(wǎng)逆變器村在以下缺陷1)現(xiàn)有的并網(wǎng)逆變器輸出的交流電只能為固定的頻率和電壓的交流電，也就是說，這種逆變器要求電網(wǎng)中的交流電與逆變器中輸出的交流電頻率、相位和電壓相對準。而世界各國的電網(wǎng)頻率和電壓不盡相同，因此這種逆變器的使用范圍受到一定的限制，對于不同的電網(wǎng)則需要配備不同的標準逆變器。2)電能消耗較大，電能利用率降低。太陽能電池板陣列輸出的電壓經(jīng)過BOOST升壓要消耗1. 5 3%的電能，H橋逆變電路要消耗2 3%的電能，隔離變壓器要消耗1 1. 5 %的電能，這3項總消耗就是4. 5 %。3)電能經(jīng)過多次的輸入輸出后，受到的電磁干擾較大。鑒于此，有待于提出一種新的并網(wǎng)逆變器，以克服現(xiàn)有技術中的缺陷。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺陷，提出一種新型的并網(wǎng)寄生逆變器， 其通過寄生而來的逆變電能，能主動適應電網(wǎng)中失真了的工頻正弦波及多種不同頻率和不規(guī)則的波形，同時具有電能利用率高，抗電磁干擾的性能佳的特征。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提出如下技術方案一種并網(wǎng)寄生逆變器，一種并網(wǎng)寄生逆變器，該并網(wǎng)寄生逆變器包括DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路，控制該DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路的過零換流組件；所述DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路具有直流電能的輸入端和過零換流信號的輸入端，所述過零換流信號是由所述過零換流組件從電網(wǎng)中采集而來，用于控制所述 DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路輸出的電能并入電網(wǎng)后與電網(wǎng)中的電能相一致。[0011]其中，所述DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路包括復數(shù)恒流組件和電阻。所述復數(shù)恒流組件為MOS管或IGBT管。所述過零換流組件包括光電耦合器及電阻。所述DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路輸出的電能在并入電網(wǎng)之前仍為直流電能。所述DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路輸出的電能并入電網(wǎng)后與電網(wǎng)中的電能的波形相一致。所述DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路輸出的電能是經(jīng)過隔離變壓器或低通濾波器處理后并入電網(wǎng)中的。所述DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路的直流電能的輸入端輸入的是經(jīng)最大功率點跟蹤調(diào)節(jié)后的太陽能電池板陣列轉化而來的電能。所述DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路輸出的電能在并網(wǎng)時能主動適應失真了的電網(wǎng)正弦波及多種不同頻率和不規(guī)則的波形。DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路一方面受功率跟蹤電路調(diào)節(jié)而保證了其輸出最大值，另一方面，受電網(wǎng)過零信號的控制完成逆變動作，且逆變后的電能根據(jù)實際情況，選擇是否經(jīng)過隔離變壓器隔離或非隔離后再并入電網(wǎng)中。當然，本實用新型的并網(wǎng)寄生逆變器輸入的直流電源不限于太陽能電池板陣列的電源，可以是任何其他形式的能源轉換來的直流電能。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型所揭示并網(wǎng)寄生逆變器由于并入電網(wǎng)前都是相對恒流的直流電，到了電網(wǎng)才表現(xiàn)為交流電特征，因此其電能利用率高；且該并網(wǎng)寄生逆變器輸出的電能對電網(wǎng)中電能的電壓和頻率沒有限制，能主動適應失真了的工頻正弦波及多種不同頻率和不規(guī)則的波形，能適應各地區(qū)不同電網(wǎng)的并網(wǎng)，同時，由于整個電路沒有交流成分，故EMC性能較好。

圖1為現(xiàn)有的并網(wǎng)逆變器的框架圖；圖2為本實用新型并網(wǎng)寄生逆變器電能轉換過程的框架圖；圖3為本實用新型第一實施例的并網(wǎng)寄生逆變器的等效電路示意圖；圖4為本實用新型第二實施例的并網(wǎng)寄生逆變器的等效電路示意圖；圖5為本實用新型第三實施例的并網(wǎng)寄生逆變器的等效電路示意圖；圖6為本實用新型的并網(wǎng)寄生逆變器輸出的電能并網(wǎng)后的波形示意圖；圖7為本實用新型的并網(wǎng)寄生逆變器輸出的電能并網(wǎng)后對不同波形寄生形成的波形示意圖。
具體實施方式
如圖2所示，本實用新型所揭示的并網(wǎng)寄生逆變器為一受過零換流信號控制的 DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路，以太陽能電池板陣列輸出的直流電能為例，經(jīng)最大功率點跟蹤調(diào)節(jié)(MPPT)后的直流電能，輸入本實用新型的并網(wǎng)寄生逆變器的DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路中，同時，過零換流組件通過電壓采集和電流采集，檢測到電網(wǎng)電壓中的過零換流信號，該信號也輸入該DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路中進行PWM調(diào)節(jié)處理，DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路時在該電網(wǎng)過零換流信號的控制下實現(xiàn)逆變動作而進行寄生電能的輸出，也就是說，DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路輸出的電能在并入電網(wǎng)之前仍為直流電能。DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路由MOS 管(或IGBT管等能現(xiàn)實恒流輸出的其他管子)，開關變壓器，光電耦合器，運算放大器，單片機，電阻、電容、電感等組成，在不同功率的應用場合，則具體有不同的形式，以下則以大功率寄生逆變器，大功率非隔離寄生逆變器以及小功率寄生逆變器的實施方式進行說明。圖3所示為本使用新型并網(wǎng)寄生逆變器的第一實施例，該并網(wǎng)寄生逆變器為一大功率寄生逆變器，其DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路由恒流組件1 4，電阻Rl、R2組成，過零換流控制由換向組件OPl、0P2以及電阻R5、R6組成，其中，恒流組件1 4是MOS管或IGBT 管，換向組件0P1、0P2為光電耦合器，恒流組件1和恒流組件3的輸入端均皆有太陽能電池板陣列輸出的400V的直流電，其兩個輸出端分別與隔離變壓器的原繞組的1、2端相接，隔離變壓器的副繞組的3、4端接公共電網(wǎng)。以公共電網(wǎng)為220V的交流電來說，當公共電網(wǎng)接隔離變壓器的3端為正，4端為負時，換向組件0P2導通，恒流組件1出高，恒流組件4出低，造成隔離變壓器的1端高，2端低；當公共電網(wǎng)變?yōu)榻痈綦x變壓器的3端為負，4端為正時，換向組件OPl導通，恒流組件2 出低，恒流組件3出高，造成隔離變壓器的1端低，2端高。這樣，電能通過隔離變壓器的直流電能附著與電網(wǎng)，根據(jù)電網(wǎng)的波形及頻率而進行逆變電能的輸出，且輸出的電能的波形和頻率與電網(wǎng)的相符合，即該輸出電能與電網(wǎng)電能間形成寄生關系，如工頻的頻率是50Hz 即寄生成50Hz，工頻的頻率是60Hz即寄生成60Hz，工頻是IHz即寄生1Hz，工頻是OHz即寄生直流電。圖4為本實用新型并網(wǎng)寄生逆變器的第二實施例，該逆變器為一大功率非隔離寄生逆變器，與第一實施例相類似，DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路也是由恒流組件1 4，電阻R1、 R2組成，過零換流控制由換向組件0P1、0P2以及電阻R5、R6組成，逆變器輸出的電能經(jīng)低通濾波器處理后并入電網(wǎng)，且低通濾波器的1、2端接恒流組件1 4的兩個輸出端，3、4端接公共電網(wǎng)。同理，以公共電網(wǎng)為220V的交流電來說，當公共電網(wǎng)接低通濾波器的3端為正，4 端為負時，換向組件0P2導通，恒流組件1出高，恒流組件4出低，造成低通濾波器的1端高， 2端低；當公共電網(wǎng)變?yōu)榻拥屯V波器的3端為負，4端為正時，換向組件OPl導通，恒流組件2出低，恒流組件3出高，造成低通濾波器的1端低，2端高。這樣，電能通過低通濾波器的直流電能附著與電網(wǎng)，根據(jù)電網(wǎng)的波形及頻率而進行逆變電能的輸出，且輸出的電能的波形和頻率與電網(wǎng)的相符合。圖5為本實用新型并網(wǎng)寄生逆變器的第三實施例，該逆變器為一小功率寄生逆變器，該逆變器的DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路由執(zhí)行組件IC1A、IC1B,恒流組件R3，電阻Rl、R2 組成，過零換流控制由換向組件0P1、0P2以及電阻R5、R6組成，由于是適用于小功率的場合，因此執(zhí)行組件IC1A、IClB為運輸放大器，恒流組件R3為電阻R3，換向組件0P1、0P2亦為光電耦合器。逆變后的電能輸出至隔離變壓器的1、2端，隔離變壓器的3、4端接公共電網(wǎng)。以12V的交流電為公共電網(wǎng)為例，當公共電網(wǎng)3端為正，4端為負時，換向組件0P2 導通，執(zhí)行組件IClA出高，執(zhí)行組件IClB出低，造成隔離變壓器1端為高，2端為低；當公共電網(wǎng)的3端為負，4端為正時，換向組件OPl導通，執(zhí)行組件IClA出低，執(zhí)行組件IClB出高，造成隔離變壓器的1端為低，2端為高，這樣電能通過隔離變壓器的直流電能附著與電網(wǎng)，而電網(wǎng)的波形和頻率無要求。而當本實用新型的并網(wǎng)寄生逆變器的輸出端不接電網(wǎng)時，逆變器將無法實現(xiàn)逆變過程，因此，這種情況下的逆變器只起直流恒流電源的作用。綜上，無論那種實施方式，本實用新型并網(wǎng)寄生逆變器都是將經(jīng)過零換流控制的直流電注入電網(wǎng)，而產(chǎn)生和傳統(tǒng)逆變器的使用結果一樣的逆變電能，也就是以電網(wǎng)為宿主， 把一股恒流的直流電力注入電網(wǎng)，波形是由電網(wǎng)正弦托舉而成的，即形成寄生關系。如圖6 和圖7所示的并網(wǎng)寄生逆變器輸出的電能并網(wǎng)后的波形圖，由圖中亦可以看出，并網(wǎng)后的直流電已經(jīng)主動的配合并網(wǎng)中不同波形的交流電的起伏變化，且?guī)缀鯚o任何功率因素需要調(diào)整。本實用新型的技術內(nèi)容及技術特征已揭示如上，然而熟悉本領域的技術人員仍可能基于本實用新型的教示及揭示而作種種不背離本實用新型精神的替換及修飾，因此，本實用新型保護范圍應不限于實施例所揭示的內(nèi)容，而應包括各種不背離本實用新型的替換及修飾，并為本專利申請權利要求所涵蓋。
權利要求1.一種并網(wǎng)寄生逆變器，其特征在于該并網(wǎng)寄生逆變器包括DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路，控制該DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路的過零換流組件；所述DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路具有直流電能的輸入端和過零換流信號的輸入端，所述過零換流信號是由所述過零換流組件從電網(wǎng)中采集而來，用于控制所述DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路輸出的電能并入電網(wǎng)后與電網(wǎng)中的電能相一致。
2.如權利要求1所述的并網(wǎng)寄生逆變器，其特征在于所述DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路包括復數(shù)恒流組件和電阻。
3.如權利要求2所述的并網(wǎng)寄生逆變器，其特征在于所述復數(shù)恒流組件為MOS管或 IGBT 管。
4.如權利要求1所述的并網(wǎng)寄生逆變器，其特征在于所述過零換流組件包括光電耦合器及電阻。
5.如權利要求1所述的并網(wǎng)寄生逆變器，其特征在于所述DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路輸出的電能在并入電網(wǎng)之前仍為直流電能。
6.如權利要求1所述的并網(wǎng)寄生逆變器，其特征在于所述DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路輸出的電能并入電網(wǎng)后與電網(wǎng)中的電能的波形相一致。
7.如權利要求1所述的并網(wǎng)寄生逆變器，其特征在于所述DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路輸出的電能是經(jīng)過隔離變壓器或低通濾波器處理后并入電網(wǎng)中的。
8.如權利要求1所述的并網(wǎng)寄生逆變器，其特征在于所述DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路的直流電能的輸入端輸入的是經(jīng)最大功率點跟蹤調(diào)節(jié)后的太陽能電池板陣列轉化而來的電能。
9.如權利要求1所述的并網(wǎng)寄生逆變器，其特征在于所述DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路輸出的電能在并網(wǎng)時能主動適應失真了的電網(wǎng)正弦波及多種不同頻率和不規(guī)則的波形。
專利摘要本實用新型揭示一種并網(wǎng)寄生逆變器，該并網(wǎng)寄生逆變器包括DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路，控制該DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路的過零換流組件；所述DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路具有直流電能的輸入端和過零換流信號的輸入端，所述過零換流信號是由所述過零換流組件從電網(wǎng)中采集而來，用于控制所述DC/DC相對恒流調(diào)節(jié)電路輸出的電能并入電網(wǎng)后與電網(wǎng)中的電能相一致。該并網(wǎng)寄生逆變器輸出的電能能主動適應失真了的電網(wǎng)正弦波及多種不同頻率和不規(guī)則的波形，對電網(wǎng)中電能的電壓和頻率沒有限制，能適應各地區(qū)不同電網(wǎng)的并網(wǎng)，同時具有電能利用率高，抗電磁干擾的性能佳的特征。
文檔編號H02M7/537GK201966825SQ201020655308
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月13日 優(yōu)先權日2010年12月13日
發(fā)明者陳衛(wèi)祖, 高建忠 申請人:蘇州漢風電氣設備有限公司