一種基于雙向變流結(jié)構(gòu)的光伏控制逆變一體機(jī)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于雙向變流結(jié)構(gòu)的光伏控制逆變一體機(jī)系統(tǒng)，其電子電路是由BUCK-BOOST充電電路、DC/DC雙向升降壓電路、DC/AC全橋雙向逆變電路、蓄電池、MCU控制電路、信息采樣電路、PWM驅(qū)動電路及保護(hù)電路組成。嵌入式軟件用來實現(xiàn)MCU的信息采集，PWM波控制信號發(fā)出，并控制一體機(jī)工作模式切換，系統(tǒng)控制閉環(huán)。工作模式按能量在太陽能組件、蓄電池、本地負(fù)載及電網(wǎng)的流動分為：并網(wǎng)正向流、并網(wǎng)反向流、離網(wǎng)正向流、故障報警等工作模式。性能穩(wěn)定可靠，系統(tǒng)安裝與配置簡單，智能。主要用于中小功率太陽能發(fā)電并網(wǎng)離網(wǎng)雙用系統(tǒng)的組網(wǎng)發(fā)電。
【專利說明】一種基于雙向變流結(jié)構(gòu)的光伏控制逆變一體機(jī)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種便攜式的太陽能光伏供電系統(tǒng)的解決方案，設(shè)計了基于太陽能技術(shù)的家用交流和直流的低功率供電系統(tǒng)。實現(xiàn)逆變并網(wǎng)運行和離網(wǎng)運行、市電充電的雙向變流結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能光伏發(fā)電是太陽能利用的一種重要形式，是采用太陽能電池組件將光能直接轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電方式，而隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，光伏發(fā)電成為最具發(fā)展前景的發(fā)電技術(shù)之一。而太陽能組件所發(fā)出的電能是一種直流的、不穩(wěn)定的、難調(diào)度的，組件輸出的電能無法直接利用。所以將太陽能組件發(fā)出來不穩(wěn)定的直流電通過太陽能控制器給蓄電池充電和供低壓直流負(fù)載使用，這成為太陽能發(fā)電一個重要的方式。而這種方式對負(fù)載要求為直流，無法供給交流負(fù)載。在給交流負(fù)載使用時常在蓄電池后端接逆變器來實現(xiàn)。如此以來，一個能供給交直流供電的太陽能系統(tǒng)就有組件、控制器、蓄電池、逆變器、負(fù)載這樣多個設(shè)備，組成這一套系統(tǒng)，接線復(fù)雜，需要專業(yè)人員設(shè)計、安裝、使用。同時系統(tǒng)配置匹配度低，效率低下，蓄電池易過充或過放造成損壞。在光照條件不好的情況下，如需市電充電，要再選配外接充電器。這使得光伏系統(tǒng)的復(fù)雜性加強(qiáng)，違背了分布式智能電網(wǎng)所要求的安裝使用便利的原則。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的系統(tǒng)配置匹配度低與系統(tǒng)設(shè)計、安裝、使用復(fù)雜一系列問題。使發(fā)電系統(tǒng)使用方便，能量管理智能，兼容交流、直流供電?；緷M足家庭日常生活必須的照明用電與部分娛樂設(shè)施用電。集中太陽能充電功能、市電充電功能、光伏逆變功能(雙向變流)、并網(wǎng)離網(wǎng)于一體。蓄電池的低壓直流側(cè)到交流側(cè)實施能量雙向傳輸，而又非簡單的增加設(shè)備。
[0004]本實用新型的上述技術(shù)問題主要是通過下述方案得以解決的:采用電子電路和嵌入軟件控制。電子電路是由太陽能充電電路、DC/DC雙向升降壓電路、DC/AC全橋雙向逆變電路、蓄電池、MCU控制電路、信息采樣電路、PWM (脈沖寬度調(diào)制)驅(qū)動電路及保護(hù)電路組成；所述的太陽能BUCK-BOOST充電電路、DC/DC雙向升降壓電路、DC/AC全橋雙向逆變電路為主電路，MCU單元電路為控制電路，信息采樣電路采樣主電路信息，提供給控制電路。PWM驅(qū)動單元電路用來驅(qū)動主電路中MOS管的電路。保護(hù)電路完成系統(tǒng)的各種保護(hù)功能。嵌入式軟件用來實現(xiàn)MCU的信息采集，PWM波控制信號發(fā)出，并控制一體機(jī)工作模式切換，系統(tǒng)閉環(huán)算法、MPPT (最大功率點跟蹤)算法、孤島保護(hù)算法。
[0005]本實用新型所述的太陽能充電電路是同步BUCK-BOOST電路結(jié)構(gòu)。由MOS管V1、V2.V3.V4,電感器LI和電容器Cl組成。
[0006]本實用新型所述的DC/DC雙向升降壓電路是全橋電路、高頻變壓器、全橋整流器組成的能量雙向轉(zhuǎn)輸?shù)淖兞麟娐贰Ｓ蒑OS管V5、V6、Tl、V8、V9、V10、VI1、V12，電容器C2、C3和變壓器Tl組成。
[0007]本實用新型所述的DC/AC全橋雙向逆變器能量可以雙向傳輸，正向為逆變，反向為整流。由MOS管V13、V14、V15、V16，電容器C4、C5和電感器L2組成。。
[0008]一種基于雙向變流結(jié)構(gòu)的光伏控制逆變一體機(jī)系統(tǒng)的控制方法，當(dāng)能量在太陽能組件、蓄電池、本地負(fù)載及電網(wǎng)的流動中，系統(tǒng)按如下表模式工作:
[0009]
【權(quán)利要求】
1.一種基于雙向變流結(jié)構(gòu)的光伏控制逆變一體機(jī)系統(tǒng)，其特征在于:電子電路是由太陽能充電電路、DC/DC雙向升降壓電路、DC/AC全橋雙向逆變電路、蓄電池、MCU控制電路、組件電壓采樣電路、蓄電池電壓電流采樣電路、HV直流電壓電流采樣電路、輸出側(cè)采樣電路、PWM驅(qū)動電路及保護(hù)電路組成；嵌入式軟件用來實現(xiàn)MCU的信息采集，PWM波控制信號發(fā)出，并控制一體機(jī)工作模式切換，系統(tǒng)閉環(huán)；其中主電路為:太陽能電池板輸出與BUCK-BOOST充電電路輸入相連接，BUCK-BOOST充電電路與蓄電池、DC/DC雙向升降壓電路低壓端相連接，DC/DC雙向升降壓電路高壓端與全橋DC/AC雙向逆變電路直流端相連接，全橋DC/AC雙向逆變電路交流端與本地負(fù)載、電網(wǎng)相連接；組件電壓采樣電路連接在太陽能電池板與MCU控制電路之間，蓄電池電壓電流采樣電路連接在蓄電池與MCU控制電路之間，HV直流電壓電流采樣電路連接在DC/DC雙向升降壓電路高壓端與MCU控制電路之間，輸出側(cè)采樣電路連接在全橋DC/AC雙向逆變電路與MCU控制電路之間，PWM驅(qū)動電路連接在MCU控制電路與BUCK-BOOST充電電路之間、MCU控制電路與DC/DC雙向升降壓電路之間、MCU控制電路與全橋DC/AC雙向逆變電路之間；保護(hù)電路連接在BUCK-BOOST充電電路、DC/DC雙向升降壓電路、全橋DC/AC雙向逆變電路與MCU控制電路之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙向變流結(jié)構(gòu)的光伏控制逆變一體機(jī)系統(tǒng)，其特征在于:所述的太陽能充電電路為同步BUCK-BOOST電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙向變流結(jié)構(gòu)的光伏控制逆變一體機(jī)系統(tǒng)，其特征在于:所述的DC/DC雙向升降壓電路為全橋升降壓電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙向變流結(jié)構(gòu)的光伏控制逆變一體機(jī)系統(tǒng)，其特征在于:所述的DC/AC全橋雙向逆變電路，正向為逆變，反向為整流。
【文檔編號】H02J7/35GK203466577SQ201320534312
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】董睿, 何金偉, 劉寅, 戴永軍 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第三十六研究所