專利名稱：光伏逆變器電流轉(zhuǎn)換控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及直、交流轉(zhuǎn)換控制技術(shù)，特別是涉及一種光伏逆變器電流轉(zhuǎn)換控制裝置。
背景技術(shù)：
光伏逆變器是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心技術(shù)之一,但是由于光伏系統(tǒng)本身的分布結(jié)構(gòu)和功率容量不一樣，光伏逆變器的拓樸結(jié)構(gòu)也是各不相同的。對于建設(shè)在荒漠或者開闊地帶的大型光伏電站，一般需要和高壓輸電網(wǎng)并聯(lián)，通過輸電網(wǎng)輸送，降壓后再供給用電負(fù)載。有的方案中，由于單個電流轉(zhuǎn)換(DC/AC)單元自身功率容量的限制，通常需要多個電流轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行串聯(lián)和并聯(lián)的組合。由此可見，用于光伏逆變器的電流轉(zhuǎn)換單元是構(gòu)成大功率光伏逆變器的基本單元，電流轉(zhuǎn)換單元的可靠性關(guān)乎整個設(shè)備的可靠性，對于電流轉(zhuǎn)換單元的設(shè)計，業(yè)界基本的設(shè)計框架即典型的結(jié)構(gòu)如圖1所示。如圖1所示，主控電路板100通過電流轉(zhuǎn)換(DC/AC)單元控制電路板200控制電流轉(zhuǎn)換(DC/AC)單元300。在電流轉(zhuǎn)換(DC/AC)單元300中，直流母線電壓從P和N處輸入，直流電給電容Cl充電，電容上的電壓直接由四個IGBT器件Ql Q4組成的H橋來控制，Ql和Q4開通(Q3和Q2處于關(guān)閉狀態(tài))的時候，電流轉(zhuǎn)換單元的輸出端Tl，T2之間的電壓就等于正的母線電壓，當(dāng)Q3和Q2開通(Ql和Q4處于關(guān)閉狀態(tài))的時候，電流轉(zhuǎn)換單元的輸出端Tl，T2之間的電壓就等于負(fù)的母線電壓。實際控制中，電流轉(zhuǎn)換單元控制電路板200接收來自光伏逆變器的主控電路板100的命令，電流轉(zhuǎn)換單元控制電路板200和主控電路板100之間的通訊是利用光纖的數(shù)字通訊，實行對絕緣柵雙極型晶體管(IGBT, Insulated Gate Bipolar Transistor)器件Ql Q4的開通與關(guān)斷控制。如前所述，電流轉(zhuǎn)換單元對光伏逆變器的可靠性能起著至關(guān)重要的作用，所以設(shè)計穩(wěn)定可靠的電流轉(zhuǎn)換單元成為研發(fā)高可靠性光伏逆變器的重要工作。實際應(yīng)用中，電流轉(zhuǎn)換單元的可靠性并不盡如人意，通常工作不超過半年時間就需要更換維修，存在主要故障有1、抗電磁干擾能力有限。2、IGBT器件組成的H橋工作溫度太高導(dǎo)致電流轉(zhuǎn)換單元無法繼續(xù)工作(特別是在沙漠等外部環(huán)境溫度較高的工作地方)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種光伏逆變器電流轉(zhuǎn)換控制裝置，增強(qiáng)電流轉(zhuǎn)換(DC/AC)單元控制的抗干擾能力，最大限度地減少電流轉(zhuǎn)換單元控制裝置與主控制板通訊時候的電磁干擾影響；通過對電流轉(zhuǎn)換單元中元器件的溫度監(jiān)測來調(diào)節(jié)元器件的開通電壓，使元器件的開通損耗達(dá)到最優(yōu)。[0010]為達(dá)到上述的目的，本實用新型的技術(shù)解決方案是光伏逆變器電流轉(zhuǎn)換控制裝置，連接于光伏逆變器的主控制板與電流轉(zhuǎn)換單元之間，其包括，光纖收發(fā)器，連接一輸入緩沖濾波電路和一輸出緩沖器；可編程邏輯器，連接所述輸入緩沖濾波電路輸出端和輸出緩沖器的輸入端；晶振器件，與所述輸入緩沖濾波電路和可編程邏輯器連接；地址撥位開關(guān)，與所述可編程邏輯器連接，并與所述電流轉(zhuǎn)換單元內(nèi)的元器件地址相對應(yīng)；光電隔離器，輸入端連接于所述可編程邏輯器，輸出端連接若干數(shù)模轉(zhuǎn)換器，各數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出端連接所述電流轉(zhuǎn)換單元內(nèi)元器件的驅(qū)動電路；若干溫度傳感器，設(shè)置于所述電流轉(zhuǎn)換單元內(nèi)的元器件，其輸出端分別通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接至所述可編程邏輯器。所述由光伏逆變器的主控制板至光伏逆變器的電流轉(zhuǎn)換單元定義為收的串行通訊，是由光纖收發(fā)器接收主控制板發(fā)出的串行通訊信號，經(jīng)過輸入緩沖濾波電路和與其連接的晶振器件濾除干擾信號，增強(qiáng)信號電流后輸入可編程邏輯器件，可編程邏輯器件接收并解析該串行通訊信號的串行數(shù)據(jù)包的內(nèi)容，根據(jù)串行數(shù)據(jù)包的內(nèi)容，對于串行數(shù)據(jù)包內(nèi)的地址與所述地址撥位開關(guān)進(jìn)行比較后，發(fā)出相應(yīng)的控制命令信號或者根據(jù)串行數(shù)據(jù)包的要求發(fā)送監(jiān)控數(shù)據(jù)信號，該信號通過光電隔離器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器送達(dá)到所述光伏逆變器的電流轉(zhuǎn)換單元；所述由光伏逆變器的電流轉(zhuǎn)換單元至光伏逆變器的主控制板定義為發(fā)的串行通訊，是由溫度傳感器測得的所述電流轉(zhuǎn)換單元內(nèi)元器件的溫度通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后輸入到可編程邏輯器件內(nèi)，可編程邏輯器件根據(jù)主控制板所發(fā)出的串行數(shù)據(jù)包內(nèi)容的要求，將所述電流轉(zhuǎn)換單元內(nèi)元器件的開關(guān)狀態(tài)、電壓、電流以及實測的溫度通過輸出緩沖器和光纖收發(fā)器發(fā)送給所述光伏逆變器的主控制板；可編程邏輯器還根據(jù)實測的溫度與所述電流轉(zhuǎn)換單元內(nèi)元器件的溫度和元器件電壓的關(guān)系發(fā)出對該元器件調(diào)整開通電壓的信號，該調(diào)整開通電壓的信號通過光電隔離器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及所述電流轉(zhuǎn)換單元內(nèi)元器件的驅(qū)動電路來調(diào)整該元器件的開通電壓。進(jìn)一步，所述輸入緩沖濾波電路包括緩沖器和與其輸出端連接的由邏輯器件串聯(lián)構(gòu)成的濾波電路。另外，所述電流轉(zhuǎn)換單元內(nèi)的元器件是IGBT電子元器件。本實用新型的優(yōu)點在于本實用新型通過溫度傳感器實際測得的電流轉(zhuǎn)換單元內(nèi)元器件(如IGBT器件)的溫度通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后輸入到可編程邏輯器內(nèi)，可編程邏輯器一方面根據(jù)主控制電路板所發(fā)出的串行數(shù)據(jù)包內(nèi)容的要求，將該實測的溫度通過輸出緩沖器和光纖收發(fā)器發(fā)送給主控制電路板；另一方面根據(jù)實測的溫度與電流轉(zhuǎn)換單元內(nèi)元器件(如IGBT器件)的溫度與電壓的特征曲線關(guān)系發(fā)出對該元器件調(diào)整開通電壓的信號。該調(diào)整開通電壓的信號通過光電隔離器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及電流轉(zhuǎn)換單元內(nèi)元器件的驅(qū)動電路來調(diào)整該元器件(IGBT器件)的開通電壓，使元器件(IGBT器件)的開通損耗達(dá)到最優(yōu)。由主控制電路板發(fā)出的串行通訊信號通過光纖收發(fā)器接收后，首先經(jīng)過輸入緩沖濾波電路和與其連接的晶振器件濾除干擾信號，增強(qiáng)了信號的電流驅(qū)動能力，滿足了后續(xù)電路的電流驅(qū)動要求，增強(qiáng)了抗干擾能力，最大限度地減少了電流轉(zhuǎn)換單元控制板與主控制電路板之間通訊時候的電磁干擾影響。所以，增強(qiáng)了電流轉(zhuǎn)換單元控制裝置的工作穩(wěn)定性和可靠性，以及延長了它的使用壽命。

圖1為光伏逆變器電流轉(zhuǎn)換(DC/AC為直流轉(zhuǎn)交流)單元一典型結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2中輸入緩沖濾波電路一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖2所示，本實用新型的電流轉(zhuǎn)換單元控制裝置連接于光伏逆變器的主控制板與光伏逆變器的電流轉(zhuǎn)換單元之間，包括光纖收發(fā)器1，輸入緩沖濾波電路2，可編程邏輯器3，與輸入緩沖濾波電路2和可編程邏輯器3連接的晶振器件4，與可編程邏輯器3相連接的并與所述電流轉(zhuǎn)換單元內(nèi)的元器件地址相對應(yīng)的地址撥位開關(guān)5，光電隔離器6，數(shù)模轉(zhuǎn)換器7，溫度傳感器8，模數(shù)轉(zhuǎn)換器9以及輸出緩沖器10。如圖2所示，所述主控制電路板至電流轉(zhuǎn)換單元定義為收的串行通訊，由光纖收發(fā)器I接收主控制電路板發(fā)出的串行通訊信號經(jīng)過輸入緩沖濾波電路2濾波和增強(qiáng)電流信號后輸入可編程邏輯器3，可編程邏輯器3接收并解析該串行通訊信號的串行數(shù)據(jù)包(或稱串行數(shù)據(jù)幀)的內(nèi)容，根據(jù)串行數(shù)據(jù)包的內(nèi)容，對于串行數(shù)據(jù)包內(nèi)的地址與所述地址撥位開關(guān)5進(jìn)行比較后，向相應(yīng)地址的元器件發(fā)出相應(yīng)的控制命令信號或者根據(jù)串行數(shù)據(jù)包的要求發(fā)送監(jiān)控數(shù)據(jù)信號，該信號通過光電隔離器6和數(shù)模轉(zhuǎn)換器7送達(dá)到所述電流轉(zhuǎn)換單
J Li ο如圖2所示，溫度傳感器8測得的所述電流轉(zhuǎn)換單元內(nèi)元器件Ql Q4的溫度通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器9將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后輸入到可編程邏輯器3，可編程邏輯器3根據(jù)主控制電路板所發(fā)出的串行數(shù)據(jù)包內(nèi)容的要求，將所述電流轉(zhuǎn)換單元內(nèi)元器件Ql Q4的開關(guān)狀態(tài)、電壓、電流以及實測的溫度通過輸出緩沖器10和光纖收發(fā)器I發(fā)送給所述主控制電路板。如圖2所示，可編程邏輯器3還根據(jù)溫度傳感器8實測的溫度與電流轉(zhuǎn)換單元內(nèi)元器件Ql Q4的溫度和元器件電壓的關(guān)系發(fā)出對元器件Ql Q4調(diào)整開通電壓的信號，該調(diào)整開通電壓的信號通過光電隔離器6，數(shù)模轉(zhuǎn)換器7以及電流轉(zhuǎn)換單元內(nèi)元器件的驅(qū)動電路來調(diào)整元器件Ql Q4的開通電壓，以使元器件Ql Q4的開通損耗達(dá)到最優(yōu)。在本實施例中，輸入緩沖濾波電路2包括緩沖器和與其輸出端連接的由邏輯器件串聯(lián)構(gòu)成的濾波電路。如圖3所示，在本實施例中，緩沖器21是用來增強(qiáng)信號的電流驅(qū)動能力，滿足后續(xù)電路的電流驅(qū)動要求。如圖3所示，在本實施例中，濾波電路22是由三個邏輯器件(或稱邏輯芯片)U6、U7、U8串聯(lián)構(gòu)成(在本實施例中，U6、U7、U8采用TI公司的SN74AUC1G74芯片)。緩沖器21輸出的信號一路直接進(jìn)入濾波電路22中的邏輯器件U6(D觸發(fā))；另外一路作為邏輯器件U6，U7 (D觸發(fā))和U8 (D觸發(fā))的復(fù)位輸入。晶振器件4輸出的晶振信號作為邏輯器件U6，U7和U8的時鐘信號。在緩沖器21的輸出信號為高，晶振信號由低變高的時候，邏輯器件U6，U7和U8的D端信號被鎖存到Q端(緩沖器的輸出信號為高的寬度大于晶振信號為高的寬度的3倍的時候，U8的輸出Q端為高)；當(dāng)緩沖器21輸出信號為低，晶振信號的變化將被忽略，U8的輸出Q端被強(qiáng)制拉低。因此，根據(jù)串行通訊的速度選擇適當(dāng)?shù)木д裥盘?，可以濾除不想要的干擾信號。如圖2所示，元器件IGBT Ql Q4的溫度通過溫度傳感器8感知后傳送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器9，然后進(jìn)入可編程邏輯器3。可編程邏輯器根據(jù)實測的溫度和開通電壓Vge之間的關(guān)系(已經(jīng)存儲在可編程邏輯器里面)來調(diào)整元器件IGBT開通電壓Vge的大小?？删幊踢壿嬈鹘o元器件IGBT Ql Q4的驅(qū)動信號首先通過光電隔離器，然后再進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的模擬信號通過元器件IGBT驅(qū)動電路來調(diào)整元器件IGBT的開通電壓Vge。同時，本實用新型電流轉(zhuǎn)換單元控制裝置還可以根據(jù)主控制板發(fā)過來的信號優(yōu)化或者調(diào)整元器件IGBT的開通電壓Vge。這樣在驅(qū)動不同型號的元器件IGBT的時候不需要更換電流轉(zhuǎn)換單元控制板上其它的元器件。
權(quán)利要求1.光伏逆變器電流轉(zhuǎn)換控制裝置，連接于光伏逆變器的主控制板與電流轉(zhuǎn)換單元之間，其特征在于:包括， 光纖收發(fā)器，連接一輸入緩沖濾波電路和一輸出緩沖器； 可編程邏輯器，連接所述輸入緩沖濾波電路輸出端和輸出緩沖器的輸入端； 晶振器件，與所述輸入緩沖濾波電路和可編程邏輯器連接； 地址撥位開關(guān)，與所述可編程邏輯器連接，并與所述電流轉(zhuǎn)換單元內(nèi)的元器件地址相對應(yīng)； 光電隔離器，輸入端連接于所述可編程邏輯器，輸出端連接若干數(shù)模轉(zhuǎn)換器，各數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出端連接所述電流轉(zhuǎn)換單元內(nèi)元器件的驅(qū)動電路； 若干溫度傳感器，設(shè)置于所述電流轉(zhuǎn)換單元內(nèi)的元器件，其輸出端分別通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接至所述可編程邏輯器； 所述由光伏逆變器的主控制板至光伏逆變器的電流轉(zhuǎn)換單元定義為收的串行通訊，是由光纖收發(fā)器接收主控制板發(fā)出的串行通訊信號，經(jīng)過輸入緩沖濾波電路和與其連接的晶振器件濾除干擾信號，增強(qiáng)信號電流后輸入可編程邏輯器，可編程邏輯器件接收并解析該串行通訊信號的串行數(shù)據(jù)包的內(nèi)容，根據(jù)串行數(shù)據(jù)包的內(nèi)容，對于串行數(shù)據(jù)包內(nèi)的地址與所述地址撥位開關(guān)進(jìn)行比較后，發(fā)出相應(yīng)的控制命令信號或者根據(jù)串行數(shù)據(jù)包的要求發(fā)送監(jiān)控數(shù)據(jù)信號，該信號通過光電隔離器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器送達(dá)到所述光伏逆變器的電流轉(zhuǎn)換單元; 所述由光伏逆變器的電流轉(zhuǎn)換單元至光伏逆變器的主控制板定義為發(fā)的串行通訊，是由溫度傳感器測得的所述電流轉(zhuǎn)換單元內(nèi)元器件的溫度通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后輸入到可編程邏輯器件內(nèi)，可編程邏輯器根據(jù)主控制板所發(fā)出的串行數(shù)據(jù)包內(nèi)容的要求，將所述電流轉(zhuǎn)換單元內(nèi)元器件的開關(guān)狀態(tài)、電壓、電流以及實測的溫度通過輸出緩沖器和光纖收發(fā)器發(fā)送給所述光伏逆變器的主控制板； 可編程邏輯器還根據(jù)實測的溫度與所述電流轉(zhuǎn)換單元內(nèi)元器件的溫度和元器件電壓的關(guān)系發(fā)出對該元器件調(diào)整開通電壓的信號，該調(diào)整開通電壓的信號通過光電隔離器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及所述電流轉(zhuǎn)換單元內(nèi)元器件的驅(qū)動電路來調(diào)整該元器件的開通電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的光伏逆變器電流轉(zhuǎn)換控制裝置，其特征在于，所述輸入緩沖濾波電路包括緩沖器和與其輸出端連接的由邏輯器件串聯(lián)構(gòu)成的濾波電路。
3.如權(quán)利要求1所述的光伏逆變器電流轉(zhuǎn)換控制裝置，其特征在于，所述電流轉(zhuǎn)換單元內(nèi)的元器件是IGBT電子元器件。
專利摘要光伏逆變器電流轉(zhuǎn)換控制裝置，包括，光纖收發(fā)器，連接輸入緩沖濾波電路和輸出緩沖器；可編程邏輯器，連接輸入緩沖濾波電路輸出端和輸出緩沖器的輸入端；晶振器件，與輸入緩沖濾波電路和可編程邏輯器連接；地址撥位開關(guān)，與可編程邏輯器連接，并與電流轉(zhuǎn)換單元內(nèi)的元器件地址相對應(yīng)；光電隔離器，輸入端連接于可編程邏輯器，輸出端連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器，各數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出端連接元器件的驅(qū)動電路；溫度傳感器，設(shè)于電流轉(zhuǎn)換單元內(nèi)的元器件，其輸出端分別通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接至可編程邏輯器。本實用新型與電流轉(zhuǎn)換單元內(nèi)的元器件地址相對應(yīng)的地址撥位開關(guān)，保證了傳送命令準(zhǔn)確可靠；通過溫度傳感器測得元器件的溫度，以使元器件的開通損耗達(dá)到最優(yōu)。
文檔編號H02M1/44GK202918188SQ201220235970
公開日2013年5月1日 申請日期2012年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月23日
發(fā)明者張雪蘭 申請人:上海光贏能源科技有限公司