專利名稱：并網(wǎng)光伏逆變系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中的逆變系統(tǒng)。
背景技術：
并網(wǎng)光伏逆變系統(tǒng)是將太陽能電池板所發(fā)出的直流電逆變成與電網(wǎng)電壓的幅值，頻率和相位都相同的逆變系統(tǒng)。它一般是一個由電力電子器件及其控制部分組成的逆變裝置和一個工頻變壓器構成。逆變裝置主要是將直流電逆變成交流，并且實現(xiàn)最大功率跟蹤控制。而工頻變壓器主要起到將逆變裝置與電網(wǎng)隔離的作用，這樣即可以加強逆變裝置的安全，又確保了逆變裝置可能產生的直流分量不會對電網(wǎng)產生影響。如圖1所示，在一般并網(wǎng)光伏逆變系統(tǒng)中，逆變裝置的輸入側接太陽能電池板，將太陽能電池板所發(fā)出的直流電逆變成交流，然后通過變壓器與電網(wǎng)相聯(lián)，將能量提供給電網(wǎng)。
目前太陽能電池板效率提高的空間已經(jīng)十分有限，因此逆變系統(tǒng)的效率對于整個并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率具有決定意義，如何提高并網(wǎng)光伏逆變系統(tǒng)的效率就十分關鍵。就目前的技術而言，并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)在額定功率附近時的效率已經(jīng)達到了比較滿意的水平，但是在輕載時整個逆變系統(tǒng)的效率較低。這主要是由于工頻變壓器在輕載運行時效率較低所導致的。
實用新型內容為克服現(xiàn)有技術的并網(wǎng)光伏逆變系統(tǒng)在輕載時效率較低的缺點，本實用新型提出一種新的并網(wǎng)光伏逆變系統(tǒng)。
本實用新型由一個逆變裝置和兩個工頻變壓器組成。其中，逆變裝置與現(xiàn)有系統(tǒng)的逆變裝置相同。兩個工頻變壓器分別是一個額定容量的變壓器和一個小容量的變壓器。兩個變壓器之間相互并聯(lián)。當并網(wǎng)光伏逆變系統(tǒng)運行在輕載時，采用小容量的變壓器運行；而在其它情況下采用額定容量的變壓器運行。由于變壓器在其額定負載附近的效率可以達到很高，所以本實用新型即使在輕載時也同樣具有較高的效率。
圖1為現(xiàn)有技術并網(wǎng)光伏逆變系統(tǒng)的原理圖。
圖2為本實用新型的原理圖。
圖3為本實用新型中實時檢測與控制系統(tǒng)的原理圖。
圖4為本實用新型中DSP與AD模塊的連接原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進一步描述。
如圖2所示，本實用新型采用了兩套變壓器7、8，同時還包括一個逆變裝置的實時檢測與控制系統(tǒng)。其中，兩個變壓器7、8采用同樣一種隔離變壓器，但有著不同的容量等級變壓器7的容量與該逆變系統(tǒng)的額定容量相同，變壓器8的容量等于該逆變系統(tǒng)額定容量的30％。
如圖3所示，實時檢測與控制系統(tǒng)主要由電壓傳感器9、10，電流傳感器11、12，模數(shù)轉換芯片16以及DSP17等部分構成。其中，電壓電流傳感器采用科海公司產品。電壓傳感器9、20采用KVAP型號，電流傳感器11、12采用KAV型號或者KAVT型號。電壓電流傳感器用于檢測逆變裝置的輸出電壓和電流，電壓電流傳感器的輸出與模數(shù)轉換芯片16相連。模數(shù)轉換芯片16采用AD公司的AD7864，它的輸入范圍是-10V～+10V。
模數(shù)轉換芯片16的輸出直接連接到DSP17的通用IO口。DSP17采用的是美國TI公司的定點DSP:F2812。DSP17的輸出控制信號將控制接觸器3，4，5，6的通斷。
如圖4所示，AD7864與F2812的連接關系為F2812的IOPAn管腳與AD7864的CONVST管腳連接，當IOPAn產生一個低電平信號到CONVST管腳，AD7864就開始進行模數(shù)轉換。F2812的IS管腳接到AD7864-1的片選信號管腳CS端。F2812的R/W以及W/R管腳分別與AD7864-1的RD以及WR管腳連接。當WR管腳接收到W/R管腳發(fā)出的有效信號時，AD7864將轉換后的數(shù)字數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)區(qū)；當R/W管腳向RD管腳發(fā)送一個低電平信號時，表示F2812準備從AD7864讀取數(shù)據(jù)。F2812的數(shù)據(jù)線D0～D15分別與AD7864的數(shù)據(jù)線連接，F(xiàn)2812通過這些數(shù)據(jù)線將AD7864的數(shù)據(jù)讀入F2812中。AD7864的BUSY管腳連接到F2812的XINTn管腳，只要AD7864的BUSY管腳是高電平，則F2812的XINTn管腳也是高電平，表示有AD7864的轉換沒有完成。
當逆變裝置工作時，實時檢測與控制系統(tǒng)的電壓和電流傳感器會實時檢測逆變裝置的輸出電壓和電流，傳感器的輸出為與所檢測電量成比例的模擬量，將這些模擬量輸入到模數(shù)轉換芯片16，轉換成數(shù)字量后，再輸入到DSP17中。DSP17根據(jù)輸入電壓電流的幅值以及相位，根據(jù)DSP17內所編制的程序，能夠實時計算出逆變裝置的輸出功率。將此輸出功率與DSP17內所設定的值進行比較當DSP17通過計算后得到的值比預先設定的值A大時(值A代表逆變裝置額定功率的30％)，DSP17控制它的一個通用輸入輸出口(IO口)的輸出由低變高，該輸出信號通過一個光藕13后接到一個中間繼電器18上，該中間繼電器將直接控制接觸器3和接觸器4導通。此時逆變裝置通過變壓器7與電網(wǎng)相聯(lián)；當DSP17通過計算后得到的值比預先設定的值A小時(此時輸出功率在額定功率的30％以下)，DSP17通過另外一個通用輸入輸出口(IO口)控制接觸器5和接觸器6導通，此時逆變裝置通過變壓器8與電網(wǎng)相聯(lián)。
在實際實施過程中，為了防止當逆變裝置的輸出功率在30％左右變化時可能出現(xiàn)的接觸器反復切換的現(xiàn)象，在實際控制時設置了一個滯環(huán)在接觸器3和4導通，變壓器7運行時，如果此時逆變裝置的輸出功率降低，則當實時檢測與控制系統(tǒng)檢測到輸出功率小于額定功率的28％時，DSP17控制接觸器5和6導通，接觸器3和4斷開；當接觸器5和6導通，變壓器8運行時，如果此時逆變裝置的輸出功率增加，則當實時檢測與控制系統(tǒng)檢測到輸出功率大于額定功率的32％時，控制接觸器3和4導通，接觸器5和6斷開。這樣的滯環(huán)控制方案可以有效地避免當逆變裝置的輸出功率在30％左右變化時可能出現(xiàn)的接觸器反復切換的現(xiàn)象。
本實用新型使得變壓器總是運行在一個較高的效率。從而使得整個系統(tǒng)的效率也得到了提高。
本實用新型適用于單相或者三相系統(tǒng)。
權利要求1.一種并網(wǎng)光伏逆變系統(tǒng)，包括逆變裝置、工頻變壓器，其特征在于包括兩個工頻變壓器[7]、[8]和一個逆變裝置的實時檢測與控制系統(tǒng)；兩個工頻變壓器[7]、[8]采用同一種隔離變壓器，變壓器[7]的容量與該逆變系統(tǒng)的額定容量相同，變壓器[8]的容量等于該逆變系統(tǒng)額定容量的30％；兩個變壓器[7]、[8]相互并聯(lián)；實時檢測與控制系統(tǒng)主要由電壓傳感器[9]、[10]，電流傳感器[11]、[12]，模數(shù)轉換芯片[16]以及DSP[17]等部分構成，電壓電流傳感器的輸出與模數(shù)轉換芯片[16]相連，模數(shù)轉換芯片[16]又直接連接到DSP[17]的通用IO口，DSP[17]的輸出控制信號控制接觸器[3]、[4]、[5]、[6]的通斷。
2.按照權利要求1所述的并網(wǎng)光伏逆變系統(tǒng)，其特征在于所述的模數(shù)轉換芯片[16]AD7864與DSPF2812[17]的連接關系為F2812的IOPAn管腳與AD7864的CONVST管腳連接，當IOPAn產生一個低電平信號到CONVST管腳，AD7864就開始進行模數(shù)轉換；F2812的IS管腳接到AD7864的片選信號管腳CS端；F2812的R/W以及W/R管腳分別與AD7864的RD以及WR管腳連接；當WR管腳接收到W/R管腳發(fā)出的有效信號時，AD7864將轉換后的數(shù)字數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)區(qū)；當R/W管腳向RD管腳發(fā)送一個低電平信號時，表示F2812準備從AD7864讀取數(shù)據(jù)；F2812的數(shù)據(jù)線D0～D15分別與AD7864的數(shù)據(jù)線連接，F(xiàn)2812通過這些數(shù)據(jù)線將AD7864的數(shù)據(jù)讀入F2812中；AD7864的BUSY管腳連接到F2812的XINTn管腳，只要AD7864的BUSY管腳是高電平，則F2812的XINTn管腳也是高電平，表示有AD7864的轉換沒有完成。
3.按照權利要求1所述的并網(wǎng)光伏逆變系統(tǒng)，其特征在于實時檢測與控制系統(tǒng)的電壓和電流傳感器實時檢測逆變裝置的輸出電壓和電流，傳感器輸出的與所檢測電量成比例的模擬量輸入到模數(shù)轉換芯片[16]，轉換成數(shù)字量后，再輸入到DSP[17]中；DSP[17]根據(jù)輸入電壓電流的幅值以及相位，根據(jù)DSP[17]內所編制的程序，實時計算出逆變裝置的輸出功率，將此輸出功率與DSP[17]內所設定的值進行比較當DSP[17]通過計算后得到的值大于預先設定的值A——逆變裝置額定功率的30％時，DSP[17]控制它的一個通用輸入輸出口(IO口)的輸出由低變高，該輸出信號通過一個光藕[13]后接到一個中間繼電器[18]上，該中間繼電器將直接控制接觸器[3]和接觸器[4]導通；此時逆變裝置通過變壓器[7]電網(wǎng)相聯(lián)；當DSP[17]通過計算后得到的值小于預先設定的值A時，此時輸出功率在額定功率的30％以下，DSP[17]通過另外一個通用輸入輸出口(IO口)控制接觸器[5]和接觸器[6]通，此時逆變裝置通過變壓器[8]與電網(wǎng)相聯(lián)。
專利摘要一種并網(wǎng)光伏逆變系統(tǒng)，其特征在于包括兩個工頻變壓器[7]、[8]和一個逆變裝置的實時檢測與控制系統(tǒng)；兩個工頻變壓器采用同一種隔離變壓器，變壓器[7]的容量與該逆變系統(tǒng)的額定容量相同，變壓器[8]的容量等于該逆變系統(tǒng)額定容量的30％；兩個變壓器[7]、[8]相互并聯(lián)；實時檢測與控制系統(tǒng)主要由電壓傳感器[9]、[10]，電流傳感器[11]、[12]，模數(shù)轉換芯片[16]以及DSP[17]等部分構成，電壓電流傳感器的輸出與模數(shù)轉換芯片[16]相連，模數(shù)轉換芯片[16]又直接連接到DSP[17]的通用IO口，DSP[17]的輸出控制信號控制接觸器[3]、[4]、[5]、[6]的通斷。本實用新型可使變壓器總是運行在一個較高的效率。從而提高了整個系統(tǒng)的效率。本實用新型適用于單相或者三相系統(tǒng)。
文檔編號H02J3/38GK2762419SQ200420121029
公開日2006年3月1日 申請日期2004年12月30日 優(yōu)先權日2004年12月30日
發(fā)明者趙斌, 李亞西, 趙棟利, 潘磊, 李峰, 姚紅菊 申請人:中國科學院電工研究所