本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于分布式電源并網(wǎng)的寬范圍電壓輸入變換裝置及方法。

背景技術(shù)：

隨著能源消耗的日益增長，不可再生的化石燃料終將枯竭，因此綠色清潔能源如風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、燃料電池等得到了快速發(fā)展。分布式發(fā)電技術(shù)作為清潔能源并網(wǎng)的有效方式，受到越來越多人的重視。由于分布式發(fā)電系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式和自身結(jié)構(gòu)固有特性，利用風(fēng)能、太陽能等的分布式發(fā)電系統(tǒng)的輸入能量具有天然波動性，所以，分布式電源輸出功率波動很大，其輸出電壓多是在一個很寬的范圍內(nèi)變化，不確定性程度高，容易造成電網(wǎng)電壓波動引起閃變，且分布式發(fā)電系統(tǒng)無法通過相關(guān)措施對輸出功率進(jìn)行等級分類，因此，對于分布式電源發(fā)電系統(tǒng)的電壓輸入范圍和多端輸出功率等級分類提出了更高的要求。目前分布式發(fā)電系統(tǒng)主要通過Boost-Buck升降壓電路來改善分布式電源輸入電壓范圍拓寬的措施，當(dāng)涉及到功率等級的提升，往往需要功率等級極高的元件，Boost-Buck升降壓電路固有器件的特性限制了分布式發(fā)電系統(tǒng)的電壓輸入范圍和功率等級的分類。對于分布式電源發(fā)電系統(tǒng)，不僅需要寬范圍的電壓輸入，也需要簡單可靠的措施對功率等級進(jìn)行分類，以適應(yīng)不同環(huán)境下對分布式發(fā)電系統(tǒng)的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種用于分布式電源并網(wǎng)的寬范圍電壓輸入變換裝置及方法，針對的是分布式電源并網(wǎng)的電壓輸入范圍的提升和并網(wǎng)輸出功率等級的分類，結(jié)合硬件輔助電路、控制方法與控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，能夠拓寬分布式電源并網(wǎng)的電壓輸入范圍，對并網(wǎng)輸出功率等級進(jìn)行分類，避免由于環(huán)境或其它因素造成的電壓波動對分布式發(fā)電系統(tǒng)的影響，滿足不同環(huán)境下對輸出并網(wǎng)功率的需求，并具有增強(qiáng)人機(jī)對話的功能。

一方面，本發(fā)明提供一種用于分布式電源并網(wǎng)的寬范圍電壓輸入變換裝置，包括微處理器單元、全橋高頻陣列單元、復(fù)合緩沖保護(hù)單元、功率變頻單元、MOSFET/IGBT驅(qū)動單元、電壓檢測單元、電流檢測單元、無線通訊單元、LC濾波器和上位機(jī)；

所述的微處理器單元用于處理電流檢測單元和電壓檢測單元采集到的電流和電壓信息，進(jìn)而驅(qū)動MOSFET/IGBT驅(qū)動單元控制MOSFET和IGBT器件的通斷，同時將采集到的電流電壓信息傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，PC端記錄電壓和電流信息，為拓寬分布式電源并網(wǎng)的電壓輸入范圍和輸出功率等級分類提供保障；所述微處理器單元包括主控芯片、第一緩沖芯片和第二緩沖芯片；所述MOSFET/IGBT驅(qū)動單元通過第一緩沖芯片與主控芯片連接，所述電流檢測單元和電壓檢測單元均通過第二緩沖芯片與主控芯片連接，所述無線通訊單元直接與所述主控芯片連接；

所述全橋高頻陣列單元包括五個結(jié)構(gòu)相同的全橋高頻穩(wěn)壓電路，設(shè)于兩根直流母線上，用于拓寬分布式電源并網(wǎng)的電壓輸入范圍；所述的全橋高頻陣列單元包括三個輸入端和一個輸出端，所述的高頻陣列單元的第一輸入端通過電流檢測單元和電壓檢測單元連接作為分布式并網(wǎng)電源的儲能變換電池，所述全橋高頻陣列單元的第二輸入端連接所述MOSFET/IGBT驅(qū)動單元輸出端，所述全橋高頻陣列單元的第三輸入端連接微處理器單元的第二輸出端，所述全橋高頻陣列單元的輸出端連接復(fù)合緩沖單元的第一輸入端；

所述復(fù)合緩沖保護(hù)單元包括兩個結(jié)構(gòu)相同的第一復(fù)合緩沖電路和第二復(fù)合緩沖電路，分別設(shè)于兩根母線I和II上，用于抑制IGBT器件通斷時母線上尖峰電壓；所述復(fù)合緩沖保護(hù)單元包括兩個輸入端和兩個輸出端，所述復(fù)合緩沖保護(hù)單元的第一輸入端連接高頻陣列單元的輸出端，所述復(fù)合緩沖保護(hù)單元的第二輸入端連接所述MOSFET/IGBT驅(qū)動單元的輸出端，所述復(fù)合緩沖保護(hù)單元的第一輸出端連接電流檢測單元的輸入端，所述復(fù)合緩沖保護(hù)單元的第二輸出端連接功率變頻單元的第一輸入端；

所述功率變頻單元用于將母線側(cè)直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)殡娋W(wǎng)側(cè)交流電壓，包括6個結(jié)構(gòu)相同的子單元，各子單元的電路結(jié)構(gòu)均與所述第一或第二復(fù)合緩沖電路的電路結(jié)構(gòu)相同；

所述MOSFET/IGBT驅(qū)動單元包括驅(qū)動芯片及外圍保護(hù)電路，用于將微處理器單元輸出信號進(jìn)行升壓處理，進(jìn)而達(dá)到控制MOSFET和IGBT器件柵極所需電壓；

所述電壓檢測單元用于檢測復(fù)合緩沖保護(hù)單元、高頻陣列單元第一輸入端和功率變頻單元三路輸出端的電壓，包括兩組電路結(jié)構(gòu)相同的電壓檢測電路；

所述電流檢測單元用于檢測變換裝置中待檢測點(diǎn)的電流是否超出或低于預(yù)設(shè)電流閾值范圍，包括橋臂直通電流檢測單元、母線電流檢測單元和負(fù)載電流檢測單元，所述橋臂直通故障電流檢測單元的檢測電路為分散過流保護(hù)電路，用于檢測復(fù)合緩沖單元和功率變頻單元中待檢測點(diǎn)的橋臂直通電流是否超過預(yù)設(shè)電流值，所述母線電流檢測單元和負(fù)載電流檢測單元的檢測保護(hù)電路均為集中過流保護(hù)電路，所述母線電流檢測單元用于檢測直流母線待檢測點(diǎn)的電流是否超過預(yù)設(shè)電流閾值范圍，且在兩根母線上分別設(shè)有一個母線電流檢測單元，所述負(fù)載電流檢測單元設(shè)于負(fù)載連接線上，用于檢測負(fù)載連接線上待檢測點(diǎn)的電流是否超過預(yù)設(shè)電流閾值范圍；

所述無線通訊單元用于將微處理單元的信號無線傳輸給上位機(jī)；

所述LC濾波器用于濾除功率變頻單元產(chǎn)生的諧波，包括三組LC濾波電路，所述三組LC濾波電路的輸入端分別連接所述功率變頻單元的三路輸出端，所述三組LC濾波電路的輸出端分別連接電網(wǎng)的三相線；

所述上位機(jī)為手機(jī)和電腦PC，用于實(shí)時監(jiān)測裝置的電壓、電流和功率信息，同時能通過發(fā)送指令控制IGBT器件的通斷。

進(jìn)一步地，所述全橋高頻穩(wěn)壓電路包括高壓母線濾波電容、第一MOSFET器件、第二MOSFET器件、第三MOSFET器件、第四MOSFET器件、高頻全橋升壓變壓器、第一選擇開關(guān)器、第一反向二極管、第二反向二極管、第三反向二極管和第四反向二極管；所述高壓母線濾波電容的兩端作為所述高頻陣列單元的第一輸入端，連接作為分布式發(fā)電系統(tǒng)的儲能裝置，同時連接電壓檢測單元的輸入端；所述第一MOSFET器件和第二MOSFET器件的漏極同時連接高壓母線濾波電容的一端，所述第一MOSFET器件的源極同時連接高頻全橋升壓變壓器的異名輸入端和第第四MOSFET器件的漏極，所述第二MOSFET器件的源極同時連接高頻全橋升壓變壓器的同名輸入端和第三MOSFET器件的漏極，所述第三MOSFET器件和第四MOSFET器件的源極同時連接高壓母線濾波電容的另一端；所述第一MOSFET器件、第二MOSFET器件、第三MOSFET器件和第四MOSFET器件的柵極作為高頻陣列單元的第二輸入端，連接MOSFET/IGBT驅(qū)動單元的輸出端；所述高頻全橋升壓變壓器的同名輸出端同時連接第三反向二極管的陰極和第四反向二極管的陽極，所述高頻全橋升壓變壓器的異名輸出端連接第一選擇開關(guān)器的第一輸入端；所述第一選擇開關(guān)器的信號引腳2作為高頻陣列單元的第三輸入端，連接微處理器單元的第二輸出端；所述第一選擇開關(guān)器的輸出端同時連接第一反向二極管的陽極和第二反向二極管的陰極；所述的第一反向二極管的陰極和第四反向二極管的陰極連接，作為該全橋高頻穩(wěn)壓電路的第一輸出端，所述第二反向二極管的陽極和第三反向二極管的陽極連接，作為該全橋高頻穩(wěn)壓電路的第二輸出端；五個結(jié)構(gòu)相同的全橋高頻穩(wěn)壓電路通過前一個全橋高頻穩(wěn)壓電路的第二輸出端與相鄰的下一個全橋高頻穩(wěn)壓電路的第一輸出端相連接的方式進(jìn)行串聯(lián)，前一個全橋高頻穩(wěn)壓電路的第一選擇開關(guān)器的串聯(lián)轉(zhuǎn)接端1與下一個全橋高頻穩(wěn)壓電路中高頻全橋升壓變壓器的同名輸出端連接；第一個全橋高頻穩(wěn)壓電路的第一輸出端和第五個全橋高頻穩(wěn)壓電路的第二輸出端共同作為全橋高頻陣列單元的一對輸出端，連接復(fù)合緩沖單元的第一輸入端。

進(jìn)一步地，所述第一復(fù)合緩沖電路包括第一IGBT器件、第一電阻、第六電容、第一電感、第二十一反向二極管、第二十二反向二極管；所述第一電感的一端作為所述復(fù)合緩沖保護(hù)單元的第一輸入端，連接全橋高頻陣列單元的輸出端，同時連接第二十一反向二極管的陰極，所述第一電感的另一端連接第一IGBT器件的集電極、第一電阻的一端、第二十一反向二極管的陽極和第二十二反向二極管的陽極，所述第一IGBT器件的發(fā)射極連接第二十二反向二極管的陰極、第一電阻的另一端、第六電容的正極、功率變頻單元的第一輸入端，所述第六電容的負(fù)極作為復(fù)合緩沖保護(hù)單元的第二輸出端，連接第一IGBT器件的發(fā)射極和功率變頻單元的第一輸入端，第一IGBT器件的門極作為復(fù)合緩沖保護(hù)單元的第二輸入端，連接MOSFET/IGBT驅(qū)動單元的輸出端；所述的第一IGBT器件的集電極作為復(fù)合緩沖單元的第一輸出端，連接電流檢測單元的輸入端、高頻陣列單元的輸出端。

進(jìn)一步地，所述功率變頻單元還包括第八電容；各子單元的IGBT器件的門極均作為功率變頻單元的第二輸入端，連接IGBT驅(qū)動單元的輸出端；各子單元中的電感的一端分別作為相應(yīng)子單元的輸入端；各子單元中的IGBT器件的發(fā)射極分別作為相應(yīng)子單元的輸出端；所述6個結(jié)構(gòu)相同的子單元中的第一子單元、第三子單元、第五子單元的輸入端連接于一點(diǎn)，作為功率變頻單元的第一輸入端的正極，連接與母線I相連的第一復(fù)合緩沖電路的第二輸出端；所述6個結(jié)構(gòu)相同的子單元中的第二子單元、第四子單元、第六子單元的輸出端連接于一點(diǎn)，作為功率變頻單元的第一輸入端的負(fù)極，連接與母線II相連的第二復(fù)合緩沖電路的第二輸出端；所述第八電容連接于第一子單元的輸入端與第二子單元的輸出端之間；所述6個結(jié)構(gòu)相同的子單元中的第一子單元、第三子單元、第五子單元的輸出端分別對應(yīng)連接第二子單元、第四子單元、第六子單元的輸入端，并分別作為功率變頻單元的三路輸出端。

進(jìn)一步地，所述MOSFET/IGBT驅(qū)動單元的外圍電路包括第一二極管、第九電容、第十電容、限流電阻、緩沖電阻、反饋電阻、晶體管和光耦；驅(qū)動芯片的6腳連接第一二極管的陽極，第一二極管的陰極連接被驅(qū)動IGBT器件的集電極和MOSFET器件的漏極，驅(qū)動芯片的2腳同時連接15V電源、第九電容正極和反饋電阻的一端，驅(qū)動芯片的3腳同時連接第十電容的正極和緩沖電阻的一端；緩沖電阻的另一端作為IGBT驅(qū)動單元的輸出端，連接被驅(qū)動IGBT器件的門極和MOSFET器件的柵極；第九電容和第十電容的負(fù)極同時連接被驅(qū)動IGBT器件的發(fā)射極、MOSFET器件的源極和驅(qū)動芯片的1腳，驅(qū)動芯片的15腳連接限流電阻的一端，限流電阻的另一端連接15V電源，驅(qū)動芯片的14腳連接晶體管的集電極，晶體管的發(fā)射極與光耦的1腳相連，晶體管的柵極連接微處理器單元的第一緩沖芯片，驅(qū)動芯片的5腳與光耦的4腳相連，光耦的3腳連接反饋電阻的另一端，光耦的2引腳連接微處理器單元。

進(jìn)一步地，所述電壓檢測單元包括鐵芯及信號處理電路，其中鐵芯分隔口處設(shè)有一個霍爾元件，用于將鐵芯的磁通信號轉(zhuǎn)換成電信號，信號處理電路包括運(yùn)放芯片、第一三極管、第二三極管、測量電阻；運(yùn)放芯片的同向輸入端連接霍爾元件的一端，運(yùn)放芯片的反相輸入端連接霍爾元件的另一端，運(yùn)放芯片的電源正極同時連接電源+VCC和第一三極管的集電極，運(yùn)放芯片的4腳同時連接電源-VCC和第二三極管的發(fā)射極，運(yùn)放芯片的5腳同時連接第一三極管的基極和第二三極管的基極，第一三極管的發(fā)射極同時連接鐵芯副邊線圈的一端和第二三極管的集電極，鐵芯副邊線圈的另一端通過測量電阻接地。

進(jìn)一步地，所述分散過流保護(hù)電路用于檢測復(fù)合緩沖單元和功率變頻單元中的IGBT器件構(gòu)成的橋臂直通電流，包括第一電壓比較器、第三電阻、第四電阻、第五電阻和第六電阻、第二二極管和第三二極管和第一可調(diào)電位器；所述第一電壓比較器的同向輸入端連接第四電阻的一端和第二二極管的陽極，第二二極管的陰極作為分散過流保護(hù)電路的輸入端，連接功率變頻單元中各IGBT器件的集電極；第三電阻的一端連接+15V直流電源，另一端連接第四電阻的另一端和第一可調(diào)電位器的一個固定端；第一可調(diào)電位器的另一個固定端接地，第一可調(diào)電位器的滑動端與第五電阻的一端相連，第五電阻的另一端連接第一電壓比較器的反向輸入端；第一電壓比較器的電源正極連接15V直流電源、第六電阻的一端、MOSFET/IGBT驅(qū)動單元的驅(qū)動芯片的引腳2；第一電壓比較器的電源負(fù)極接地，第一電壓比較器的信號輸出端與第六電阻的另一端和第三二極管的陰極相連，第三二極管的陽極作為分散過流保護(hù)電路的輸出端，連接MOSFET/IGBT驅(qū)動單元的驅(qū)動芯片的引腳6，第一電壓比較器的信號輸出端連接微處理器單元的第二緩沖芯片。

進(jìn)一步地，所述集中過流保護(hù)電路包括霍爾電流傳感器、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第二可調(diào)電位器、第十一電容、第十二電容和第二電壓比較器；霍爾電流傳感器安裝于被檢測點(diǎn)的連接線上，霍爾電流傳感器的信號輸出端與第二電壓比較器的同向輸入端相連；第七電阻與第十二電容并聯(lián)然后一端接地，另一端連接第二電壓比較器的同向輸入端，進(jìn)行信號濾波；第二可調(diào)電位器一個固定端接入15V電源，另一個固定端接地，滑動端與第二電壓比較器的反向輸入端相連，提供反饋電壓；第八電阻一端接入5V電源作為上拉電阻，另一端連接第二電壓比較器的信號輸出端和第九電阻一端；第九電阻的另一端作為集中過流保護(hù)電路的一個輸出端口，與微處理器單元的第二緩沖芯片連接，同時連接第十一電容的一端，第十一電容的另一端接地；第九電阻和第十一電容構(gòu)成RC延遲電路。

進(jìn)一步地，所述的用于分布式電源并網(wǎng)的寬范圍電壓輸入變換裝置中各單元的供電部分均由具有多路電壓輸出(輸出±15V、5V、3.3V電壓)的開關(guān)電源提供。

另一方面，本發(fā)明還提供一種用于分布式電源并網(wǎng)的寬范圍電壓輸入變換的方法，該方法通過用于分布式電源并網(wǎng)的寬范圍電壓輸入變換裝置實(shí)現(xiàn)，包括以下步驟：

步驟1、采用微處理器單元控制全橋高頻陣列單元、復(fù)合緩沖保護(hù)單元、功率變頻單元和MOSFET/IGBT驅(qū)動單元的內(nèi)部元件，使整個電壓輸入變換裝置處于運(yùn)行狀態(tài)，具體方法為：

步驟1.1、采用微處理器單元發(fā)出SPWM(即正弦脈寬調(diào)制)信號；

步驟1.2、通過MOSFET/IGBT驅(qū)動單元進(jìn)行升壓處理，將SPWM電壓信號幅值升到15V；

步驟1.3、分別驅(qū)動全橋高頻陣列單元的MOSFET器件、復(fù)合緩沖單元和功率變頻單元的IGBT器件，使各MOSFET和IGBT器件交替導(dǎo)通，使用于分布式電源并網(wǎng)的寬范圍電壓輸入變換裝置處于正常運(yùn)行狀態(tài)；

步驟2、進(jìn)行電流和電壓的數(shù)據(jù)采集和記錄，具體方法為：

步驟2.1、同時采用電壓檢測單元、電流檢測單元中的分散過流保護(hù)電路、集中過流保護(hù)電路對全橋高頻陣列單元前端的電壓、復(fù)合緩沖保護(hù)單元和功率變頻單元的電流和電壓進(jìn)行實(shí)時采集；

電壓檢測單元產(chǎn)生一路信號，送給微處理器單元，當(dāng)電壓出現(xiàn)波動超過第一預(yù)設(shè)輸入電壓范圍時，促使MOSFET器件占空比的改變，改變?nèi)珮蚋哳l陣列單元的輸出電壓，避免由于輸入電壓的波動對輸出電壓的影響；

母線電流檢測單元和負(fù)載電流檢測單元中的集中過流保護(hù)電路產(chǎn)生的電平信號經(jīng)過RC延遲電路的延遲送給MOSFET/IGBT驅(qū)動單元的驅(qū)動芯片和微處理器單元；

步驟2.2、微處理器單元采集記錄各路電流和電壓數(shù)據(jù)，實(shí)時構(gòu)建待檢測端電壓與檢測支路的關(guān)系曲線圖；

步驟3、微處理器單元判斷電流值是否超過第一預(yù)設(shè)電流閾值，待檢測端的電壓是否超過第一預(yù)設(shè)輸入電壓范圍，若第一預(yù)設(shè)電流閾值和第一預(yù)設(shè)輸入電壓范圍中任意一者被超過或兩者同時超過，則說明系統(tǒng)出現(xiàn)故障，判斷故障類別為電壓故障或電流故障，執(zhí)行步驟4，否則系統(tǒng)工作正常，返回執(zhí)行步驟2；

步驟4、當(dāng)出現(xiàn)電壓故障時，微處理器單元產(chǎn)生控制信號并發(fā)送給全橋高頻陣列單元相應(yīng)MOSFET器件，根據(jù)電壓變化范圍，線性調(diào)節(jié)驅(qū)動MOSFET器件信號占空比，自適應(yīng)改變?nèi)珮蚋哳l陣列單元的輸出電壓；當(dāng)出現(xiàn)電流故障時，微處理器單元產(chǎn)生控制信號并發(fā)送至出現(xiàn)故障的相應(yīng)單元中，對出現(xiàn)故障的單元的IGBT器件進(jìn)行緩降柵壓；微處理器單元同時記錄下故障電流的位置，產(chǎn)生相應(yīng)的編號，將故障記錄經(jīng)過無線通訊單元發(fā)送短信至手機(jī)，報告微處理器單元判斷出的故障信息，并發(fā)出故障中級警報信號，將故障傳輸給電腦PC上位機(jī)；電腦PC上位機(jī)將現(xiàn)有故障和電腦數(shù)據(jù)庫中所存儲的故障進(jìn)行對比，確定故障電流的類型和位置；

步驟5、微處理器對故障電流電壓檢測進(jìn)一步判別，判斷電流值是否超過第二預(yù)設(shè)電流閾值，待檢測端電壓是否超過第二預(yù)設(shè)電壓閾值范圍，其中第二預(yù)設(shè)電流閾值大于第一預(yù)設(shè)電流閾值，第二預(yù)設(shè)輸入電壓范圍的端值大于第一預(yù)設(shè)輸入電壓范圍的端值，若第二預(yù)設(shè)電流閾值和第二預(yù)設(shè)輸入電壓范圍中任意一者被超過或兩者同時被超過，則認(rèn)定對應(yīng)位置發(fā)生嚴(yán)重欠壓、短路或過流故障，執(zhí)行步驟6，否則返回步驟2；

步驟6、微處理器單元發(fā)出控制信號，封鎖輸入信號，關(guān)斷發(fā)生嚴(yán)重欠壓、短路或過流故障的單元中的MOSFET或IGBT器件，將故障信息通過無線通訊單元連續(xù)不斷的發(fā)送短信至用戶手機(jī)，同時微處理器單元產(chǎn)生故障嚴(yán)重警報信號，將故障傳輸給電腦PC上位機(jī)。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供的一種用于分布式電源并網(wǎng)的寬范圍電壓輸入變換裝置及方法，針對的是分布式電源并網(wǎng)的電壓輸入范圍的提升和并網(wǎng)輸出功率等級的分類。首先在分布式電源直流母線加入全橋高頻陣列單元，當(dāng)分布式電源輸入電壓出現(xiàn)波動時，能夠自適應(yīng)調(diào)節(jié)穩(wěn)定輸出電壓，同時還可根據(jù)用戶端需求，對輸出功率等級進(jìn)行分類；其次加入了復(fù)合緩沖單元，當(dāng)開通或關(guān)斷母線IGBT器件時，能夠優(yōu)先抑制減小母線上的浪涌電壓幅值；另外加入電流電壓檢測單元，分別對IGBT橋臂直通電流、母線側(cè)電壓電流、負(fù)載側(cè)電壓電流進(jìn)行監(jiān)測，記錄相關(guān)電流電壓數(shù)據(jù)，通過電腦PC上位機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，建立電壓電流和功率三者的關(guān)系曲線，為寬范圍調(diào)壓和功率等級的分類提供依據(jù)；最后通過電流檢測單元對功率變頻單元的過流故障位置進(jìn)行監(jiān)測定位，通過硬件輔助電路和微處理器單元緩降柵壓，延長動作電路故障保護(hù)時間，采用無線通訊單元與手機(jī)和電腦進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)手機(jī)與電腦之間數(shù)據(jù)共享，增強(qiáng)人機(jī)對話，避免其對裝置換流器件、直流線路及系統(tǒng)造成二次損壞。本發(fā)明結(jié)合了硬件輔助電路、控制方法與控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，能夠拓寬分布式電源并網(wǎng)的電壓輸入范圍，對并網(wǎng)輸出功率等級進(jìn)行分類，避免由于環(huán)境或其它因素造成的電壓波動對分布式發(fā)電系統(tǒng)的影響，滿足不同環(huán)境下對輸出并網(wǎng)功率的需求，并具有增強(qiáng)人機(jī)對話的功能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于分布式電源并網(wǎng)的寬范圍電壓輸入變換裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的微處理器單元的電路原理圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的全橋高頻陣列單元的電路原理圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的復(fù)合緩沖電路的電路原理圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的功率變頻單元的電路原理圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的分布式電源、儲能及變換、全橋高頻陣列單元、復(fù)合緩沖單元、功率變頻單元與LC濾波器的連接電路原理圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的MOSFET/IGBT驅(qū)動單元的電路原理圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的電壓檢測單元的電路原理圖；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的分散過流保護(hù)電路的工作原理示意圖；

圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的接入IGBT驅(qū)動芯片的分散過流保護(hù)電路的原理圖；

圖11為本發(fā)明實(shí)施例提供的分布式電源直流母線上的集中過流保護(hù)電路的電路原理圖；

圖12為本發(fā)明實(shí)施例提供的適用于分布式電源并網(wǎng)的寬范圍電壓輸入變換的方法流程圖；

圖13為本發(fā)明實(shí)施例提供的復(fù)合緩沖單元IGBT關(guān)斷時刻電路原理圖；

圖14為本發(fā)明實(shí)施例提供的復(fù)合緩沖單元IGBT開通時刻電路原理圖；

圖15為本發(fā)明實(shí)施例提供的安裝寬范圍電壓輸入變換裝置前三相電流有效值曲線圖；

圖16為本發(fā)明實(shí)施例提供的安裝寬范圍電壓輸入變換裝置后三相電流有效值曲線圖。

圖中：1、分布式電源；2、儲能及變換裝置；3、全橋高頻陣列單元；4、復(fù)合緩沖單元；5、功率變頻單元；6、LC濾波器；7、電網(wǎng)；8、鐵芯；9、霍爾元件。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，一種用于分布式電源并網(wǎng)的寬范圍電壓輸入變換裝置，該裝置包括微處理器單元、全橋高頻陣列單元、復(fù)合緩沖保護(hù)單元、功率變頻單元、MOSFET/IGBT驅(qū)動單元、電壓檢測單元、電流檢測單元、無線通訊單元、LC濾波器和上位機(jī)。本實(shí)施例中，無線通訊單元采用SIM808無線模塊，用于將微處理單元的信號無線傳輸給上位機(jī)，IGBT器件采用型號為FZ1000R20KS4的IGBT模塊，MOSFET/IGBT驅(qū)動單元采用EXB841 IGBT集成驅(qū)動器，上位機(jī)為手機(jī)和電腦PC，用于實(shí)時監(jiān)測裝置的電壓、電流信息，同時可以通過發(fā)送指令控制IGBT通斷。裝置中各單元的供電部分均由具有多路電壓輸出(輸出±15V、5V、3.3V電壓)的開關(guān)電源提供。

微處理器單元用于處理電壓檢測單元和電流檢測單元采集到的電壓和電流信息，進(jìn)而驅(qū)動IGBT驅(qū)動單元控制IGBT器件的通斷，同時將采集信息傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，為全橋高頻陣列升壓穩(wěn)壓提供依據(jù)。本實(shí)施例中，微處理器單元包括一個TMS320F28335主控芯片、第一緩沖芯片74HC245和第二緩沖芯片743384，MOSFET/IGBT驅(qū)動單元、電流檢測單元和電壓檢測單元均通過緩沖芯片與主控芯片連接，無線通訊單元直接與主控芯片連接。TMS320F28335主控芯片是一個主頻高達(dá)150MHZ的處理器，具有12路互補(bǔ)對稱的脈寬調(diào)制端口PWM1-12，內(nèi)置2*8通道的12位ADC轉(zhuǎn)換器，具有3通道的SCI通信接口。

以一組檢測單元為例，如圖2所示，微處理器單元與其他外圍單元具體連接結(jié)構(gòu)為：主控芯片的脈寬調(diào)制端口PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6、PWM7、PWM8、PWM9、PWM10、PWM11、PWM12分別與第一緩沖芯片74HC245的A0、A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10、A11、A12口一一對應(yīng)連接，第一緩沖芯片74HC245的B0和B1連接MOSFET/IGBT驅(qū)動單元的S3和S4口，74HC245緩沖芯片的B6和B12連接MOSFET/IGBT驅(qū)動單元的IN1和IN2口，TMS320F28335主控芯片的ADCINA0、ADCINA7口分別與第二緩沖芯片743384的A0和A1端口相連，TMS320F28335主控芯片的D0和D18口分別連接第二緩沖芯片743384的A8和A15端口，第二緩沖芯片743384的B0和B7分別與電流檢測單元的OC1和OC2端口相連，第二緩沖芯片743384的B8和B15分別與電壓檢測單元的兩個輸出端口S1和S2相連；無線通訊單元SIM808模塊的SCITXD口與TMS320F28335主控芯片的SCIRXD口相連，無線通訊單元SIM808模塊的SCIRXD口與TMS320F28335主控芯片的SCITXD口相連。

全橋高頻陣列單元包括五個結(jié)構(gòu)相同的全橋高頻升壓電路，設(shè)于兩根母線上，用于用于拓寬分布式電源并網(wǎng)的電壓輸入范圍，全橋高頻陣列單元包括三個輸入端和一個輸出端，全橋高頻陣列單元的第一輸入端通過電流和電壓檢測單元連接作為分布式并網(wǎng)電源的儲能變換電池，高頻陣列單元的第二輸入端連接MOSFET/IGBT驅(qū)動單元輸出端，高頻陣列單元的第三輸入端連接微處理器的第二輸出端，高頻陣列單元的輸出端連接復(fù)合緩沖單元的第一輸入端。

兩根母線上的五個全橋高頻升壓電路結(jié)構(gòu)相同，以第一個全橋高頻升壓電路為例，如圖3所示，包括高壓母線濾波電容C1、四個具有高頻開斷功能的MOSFET器件Q1、Q2、Q3、Q4、一個高頻全橋升壓變壓器TR1、選擇開關(guān)器K1、反向二極管VD1、VD2、VD3和VD4。高壓母線濾波電容C1的兩端作為高頻陣列單元的第一輸入端，連接作為分布式發(fā)電系統(tǒng)的儲能裝置(即連接于兩根母線上)，同時連接電壓檢測單元的輸入端。第一MOSFET器件Q1和第二MOSFET器件Q2的漏極同時連接高壓母線濾波電容C1的一端，第一MOSFET器件Q1的源極同時連接高頻全橋升壓變壓器的異名輸入端和第四MOSFET器件的漏極，第二MOSFET器件Q2的源極同時連接高頻全橋升壓變壓器的同名輸入端和第三MOSFET器件Q3的漏極，第三MOSFET器件Q3和第四MOSFET器件Q4的源極同時連接高壓母線濾波電容C1的另一端。第一MOSFET器件Q1、第二MOSFET器件Q2、第三MOSFET器件Q3和第四MOSFET器件Q4的柵極作為高頻陣列單元的第二輸入端，連接MOSFET/IGBT驅(qū)動單元的輸出端。高頻升壓變壓器的同名輸出端同時連接第三反向二極管VD3的陰極和第四反向二極管VD4的陽極，高頻升壓變壓器的異名輸出端連接選擇開關(guān)器K1的第一輸入端，選擇開關(guān)器K1的信號引腳2作為高頻陣列單元的第三輸入端，連接微處理器單元的第二輸出端，選擇開關(guān)器K1的輸出端同時連接第一反向二極管VD1的陽極和第二反向二極管VD2的陰極，第一反向二極管VD1和第四反向二極管VD4的陰極作為該全橋高頻穩(wěn)壓電路的第一輸出端，第二反向二極管VD2的陽極和第三反向二極管VD3的陽極連接，作為該全橋高頻穩(wěn)壓電路的第二輸出端。五個結(jié)構(gòu)相同的全橋高頻穩(wěn)壓電路通過前一個全橋高頻穩(wěn)壓電路的第二輸出端與相鄰的下一個全橋高頻穩(wěn)壓電路的第一輸出端相連接的方式進(jìn)行串聯(lián)，即第一個全橋高頻穩(wěn)壓電路的第二輸出端與第二個全橋高頻穩(wěn)壓電路的第一輸出端相連接，第二個全橋高頻穩(wěn)壓電路的第二輸出端與第三個全橋高頻穩(wěn)壓電路的第一輸出端相連接，以此類推，最后，第一個全橋高頻穩(wěn)壓電路的第一輸出端和第五個全橋高頻穩(wěn)壓電路的第二輸出端共同作為全橋高頻陣列單元的一對輸出端，連接復(fù)合緩沖單元的第一輸入端；然后，前一個全橋高頻穩(wěn)壓電路的第一選擇開關(guān)器的串聯(lián)轉(zhuǎn)接端1與下一個全橋高頻穩(wěn)壓電路中高頻全橋升壓變壓器的同名輸出端連接。

復(fù)合緩沖保護(hù)單元包括兩個結(jié)構(gòu)相同的復(fù)合緩沖電路，分別設(shè)于兩根母線I和II上，用于抑制IGBT通斷時母線上尖峰電壓。復(fù)合緩沖保護(hù)單元包括兩個輸入端和兩個輸出端，復(fù)合緩沖保護(hù)單元的第一輸入端連接高頻陣列單元的輸出端，復(fù)合緩沖保護(hù)單元的第二輸入端連接MOSFET/IGBT驅(qū)動單元輸出端，復(fù)合緩沖保護(hù)單元的第一輸出端連接電流檢測單元的輸入端，復(fù)合緩沖保護(hù)單元的第二輸出端連接功率變頻單元的第一輸入端。

兩根母線上的復(fù)合緩沖電路結(jié)構(gòu)相同的第一復(fù)合緩沖電路和第二復(fù)合緩沖電路，以母線I上的第一復(fù)合緩沖電路為例，如圖4所示，包括一個高頻開斷功能的IGBT器件VT1、電阻R1、第六電容C6、電感L1、第二十一反向二極管VD21和第二十二反向二極管VD22，具體連接結(jié)構(gòu)為：電感L1的一端作為該復(fù)合緩沖電路的輸入端，即復(fù)合緩沖保護(hù)單元的第一輸入端，連接高頻陣列單元的輸出端，同時連接第二十一反向二極管VD21的陰極，電感L1的另一端連接IGBT器件VT1的集電極、電阻R1的一端、第二十一反向二極管VD21的陽極和第二十二反向二極管VD22的陽極，IGBT器件VT1的發(fā)射極連接第二十二反向二極管VD22的陰極、電阻R1的另一端、電容C6的正極和功率變頻單元的第一輸入端，電容C6的負(fù)極作為復(fù)合緩沖保護(hù)單元的第二輸出端，連接IGBT器件VT1的發(fā)射極和功率變頻單元的第一輸入端；IGBT器件VT1的門極作為復(fù)合緩沖保護(hù)單元的第二輸入端，連接MOSFET/IGBT驅(qū)動單元的輸出端。IGBT器件VT1的集電極作為復(fù)合緩沖單元的第一輸出端，連接電流檢測單元的輸入端、高頻陣列單元的輸出端；IGBT器件VT1的發(fā)射極作為復(fù)合緩沖單元的第二輸出端，連接功率變頻單元的第一輸入端。

功率變頻單元用于將母線側(cè)直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)殡娋W(wǎng)側(cè)交流電壓，如圖5所示，包括濾波支撐電容C8和6個結(jié)構(gòu)相同的子單元，各子單元的電路結(jié)構(gòu)均與第一或第二復(fù)合緩沖電路的電路結(jié)構(gòu)相同。IGBT器件VT3及其外圍電路作為功率變頻單元的第一子單元，IGBT器件VT4及其外圍電路作為功率變頻單元的第二子單元，IGBT器件VT5及其外圍電路作為功率變頻單元的第三子單元，IGBT器件VT6及其外圍電路作為功率變頻單元的第四子單元，IGBT器件VT7及其外圍電路作為功率變頻單元的第五子單元，IGBT器件VT8及其外圍電路作為功率變頻單元的第六子單元。以第一子單元為例，包括一個高頻開斷功能的IGBT器件VT3、電阻R3、電容C9、電感L3、反向二極管VD24、反向二極管VD25；電感L3的一端連接反向二極管VD24的陰極，電感L3的另一端連接IGBT器件VT3的集電極、電阻R3的一端、反向二極管VD24的陽極和反向二極管VD25的陽極，IGBT器件VT3的發(fā)射極連接反向二極管VD25的陰極、電阻R3的另一端、電容C9的正極，電容C9的負(fù)極連接IGBT器件VT3的發(fā)射極，IGBT器件VT3的門極作為功率變頻單元的第二輸入端，連接IGBT驅(qū)動單元第一輸出端。各子單元中的電感L3、L4、L5、L6、L7、L8與反向二極管陰極連接的一端分別作為相應(yīng)子單元的輸入端，各子單元中的IGBT器件VT3、VT4、VT5、VT6、VT7、VT8的發(fā)射極分別作為相應(yīng)子單元的輸出端。功率變頻單元的第一子單元、第三子單元、第五子單元的輸入端連接于一點(diǎn)，作為功率變頻單元的第一輸入端的正極，同時連接與母線I相連的第一復(fù)合緩沖電路的第二輸出端，第二子單元、第四子單元、第六子單元的輸出端連接于一點(diǎn)，作為功率變頻單元的第一輸入端的負(fù)極，同時連接與母線II相連的第二復(fù)合緩沖電路的第二輸出端。電容C8接于第一子單元的輸入端與第二子單元的輸出端之間。功率變頻單元的第一子單元、第三子單元、第五子單元的輸出端分別對應(yīng)連接功率變頻單元第二子單元、第四子單元、第六子單元的輸入端，并分別作為功率變頻單元的三路輸出端。

分布式電源、全橋高頻陣列單元、復(fù)合緩沖單元、功率變頻單元與LC濾波器的連接電路如圖6所示。

MOSFET/IGBT驅(qū)動單元用于將微處理器單元輸出信號進(jìn)行升壓處理，進(jìn)而達(dá)到控制MOSFET和IGBT器件柵極所需電壓，包括EXB841驅(qū)動芯片及外圍保護(hù)電路，如圖7所示，其中外圍電路包括ERA34-10二極管D1、電容C10、C11、限流電阻Re、緩沖電阻RG、反饋電阻Rf、晶體管TCR以及TLP251光耦。每個IGBT驅(qū)動單元驅(qū)動一組由兩個IGBT構(gòu)成的半橋。以驅(qū)動一個IGBT電路為例，驅(qū)動芯片EXB841的6腳連接ERA34-10二極管D1的陽極，ERA34-10二極管D1的陰極連接被驅(qū)動IGBT器件的集電極，驅(qū)動芯片EXB841的2腳同時連接15V電源、電容C10正極和反饋電阻Rf的一端，電容C11的正極同時與驅(qū)動芯片EXB841的3腳、緩沖電阻RG的一端相連；緩沖電阻RG的另一端作為IGBT驅(qū)動單元的輸出端，連接被驅(qū)動IGBT器件的門極，電容C10和電容C11的負(fù)極同時連接被驅(qū)動IGBT的發(fā)射極和驅(qū)動芯片EXB841的1腳，驅(qū)動芯片EXB841的15腳連接限流電阻Re的一端，限流電阻Re的另一端連接15V電源，驅(qū)動芯片EXB841的14腳連接晶體管TCR的集電極，晶體管TCR的發(fā)射極與TLP251光耦的1腳相連，晶體管TCR的柵極作為IGBT驅(qū)動單元連接微處理器控制信號的輸入端IN1與微處理器單元的第一緩沖芯片74HC245的B6端連接；驅(qū)動芯片EXB841的5腳與TLP251光耦的4腳相連，TLP251光耦的3腳連接反饋電阻Rf的另一端，TLP251光耦的2引腳作為S3端口連接微處理器單元的第一緩沖芯片74HC245的B0端口。復(fù)合緩沖單元和功率變頻單元中的所有IGBT器件的門極均與IGBT驅(qū)動單元的輸出端相連。

電壓檢測單元用于檢測復(fù)合緩沖保護(hù)單元、全橋高頻陣列單元的第一輸入端和功率變頻單元三路輸出端的電壓，包括兩組電路結(jié)構(gòu)相同的電壓檢測電路。

以一組電壓檢測單元電路為例，如圖8所示，包括一個鐵芯及信號處理電路，其中鐵芯分隔處設(shè)有一個霍爾元件，作用是將鐵芯磁通信號轉(zhuǎn)換成電信號，信號處理電路包括一個運(yùn)放U0、兩個三極管Qs1、Qs2和一個測量電阻RM，其中運(yùn)放型號為LM358型號，具體連接結(jié)構(gòu)為：運(yùn)放U0的同向輸入端(引腳1)和反向輸入端(引腳2)分別與霍爾元件的兩端相連，運(yùn)放U0的引腳3作為電壓檢測單元的第一輸入端，同時與+15V電源和三極管Qs1的集電極相連，運(yùn)放U0的引腳4作為電壓檢測單元的第二輸入端，同時連接-15V電源和三極管Qs2的發(fā)射極，運(yùn)放芯片的5腳同時連接第一三極管的基極和第二三極管的基極，三極管Qs1的發(fā)射極同時與三極管Qs2的集電極和鐵芯副邊線圈的一端相連，鐵芯副邊線圈的另一端連接測量電阻RM的一端，測量電阻RM的另一端接地，鐵芯原邊線圈的輸入端作為電壓檢測單元的第三輸入端，連接高頻陣列單元的第一輸入端，測量電阻RM的一端S1作為電壓檢測單元的輸出端。圖8中原邊線圈側(cè)的兩個電阻指的是接入導(dǎo)線的內(nèi)阻，是虛擬等效值，在電路中沒有實(shí)際意義，左端連接的是輸入待檢測端的電壓。

電流檢測單元用于檢測裝置中待檢測點(diǎn)的電流是否超出或低于預(yù)設(shè)電流閾值范圍，包括橋臂直通電流檢測單元、母線電流檢測單元和負(fù)載電流檢測單元。橋臂直通電流檢測單元的檢測電路為分散過流保護(hù)電路，用于檢測復(fù)合緩沖單元和功率變頻單元中待檢測點(diǎn)IGBT器件構(gòu)成的橋臂直通電流是否超過預(yù)設(shè)電流值，用于檢測復(fù)合緩沖單元和功率變頻單元中的分散過流保護(hù)電路結(jié)構(gòu)相同。母線電流檢測單元和負(fù)載電流檢測單元的檢測電路均為集中過流保護(hù)電路，母線電流檢測單元用于檢測母線上待檢測點(diǎn)的電流是否超過預(yù)設(shè)電流值，且在兩根母線上分別設(shè)有一個母線電流檢測單元，負(fù)載電流檢測單元用于檢測負(fù)載連接線上待檢測點(diǎn)的電流是否超過預(yù)設(shè)電流值。橋臂直通故障電流檢測單元的檢測位置如圖5或6中的③和④，母線電流檢測單元的檢測位置如圖5或6中的①和②，負(fù)載電流檢測單元的檢測位置如圖5或6中的⑤。

分散過流保護(hù)電路的工作原理如圖9所示，Vref作為分散過流保護(hù)電路的設(shè)定閾值電壓，當(dāng)比較器檢測到0點(diǎn)的電壓大于設(shè)定的閾值電壓時，比較器輸出高電平經(jīng)過與門AND輸出高電平信號給微處理單元，進(jìn)而發(fā)出脈沖控制信號，控制IGBT通斷，防止器件遭受二次損害。

以設(shè)于功率變頻單元的待檢測點(diǎn)的分散過流保護(hù)電路為例，圖10為本實(shí)施例提供的接入IGBT驅(qū)動芯片的分散過流保護(hù)電路工作原理圖，分散過流保護(hù)電路的具體結(jié)構(gòu)包括電壓比較器U1、電阻R9、R10、R11和R12、肖特基二極管D2和D3、藍(lán)白可調(diào)電位器RP1(用來調(diào)節(jié)設(shè)定電壓閾值)。LM339電壓比較器U1的同向輸入端連接電阻R10的一端和肖特基二極管D2的陽極，肖特基二極管D2的陰極作為分散過流保護(hù)電路的輸入端連接功率變頻單元IGBT器件VT3的集電極；電阻R9的一端接+15V直流電源，電阻R9的另一端接電阻R10的另一端和可調(diào)電位器RP1的一個固定端；可調(diào)電位器RP1的另一個固定端接地，可調(diào)電位器RP1的滑動端與電阻R11的一端相連，電阻R11的另一端連接電壓比較器U1的反向輸入端；電阻R12的一端連接15V直流電源，并同時連接電壓比較器U1的電源正極、MOSFET/IGBT驅(qū)動單元的驅(qū)動芯片EXB841的引腳2和去耦電容C12的一端，去耦電容C12是接入分散過流保護(hù)電路后加的去耦電容，換一種理解方式，就是在LM339電源的正極(引腳1)和電源負(fù)極(GND)之間，加入一個去耦電容C12；電壓比較器U1的電源負(fù)極14腳接地，LM339電壓比較器U1的信號輸出端與電阻R12的另一端和肖特基二極管D3的陰極相連，肖特基二極管D3的陽極作為分散過流保護(hù)電路的輸出端，連接MOSFET/IGBT驅(qū)動單元的驅(qū)動芯片的引腳6，電壓比較器U1的信號輸出端OUT為電流檢測單元與微處理器單元的第二緩沖芯片連接的ADOC1口。電阻R9與藍(lán)白可調(diào)電位器RP1串聯(lián)，通過可調(diào)電位器RP1，經(jīng)電阻R11給LM339電壓比較器U1提供反饋電壓Vref，LM339電壓比較器U1的同向輸入端通過二極管D2對IGBT器件的集電極電壓進(jìn)行采集，通過與預(yù)設(shè)Vref的值進(jìn)行比較，進(jìn)而判別IGBT器件的橋臂是否發(fā)生過流故障。

以分布式電源直流母線上的集中過流保護(hù)電路為例，如圖11所示，集中過流保護(hù)電路的具體結(jié)構(gòu)以母線I為例，包括霍爾電流傳感器H1、電阻R13、R14、R15、藍(lán)白可調(diào)電位器RP2、電容C14、C15和LM339電壓比較器U2，其中，霍爾電流傳感器H1采用日本HINODE公司的直測式霍爾效應(yīng)電流傳感器HAP8-200/4，該傳感器需要正負(fù)15V雙電源進(jìn)行供電。電路具體的連接結(jié)構(gòu)為：霍爾電流傳感器H1的信號輸出端與LM339電壓比較器U2的同向輸入端(引腳3)相連；電阻R13與電容C15并聯(lián)后一端接地，另一端連接LM339電壓比較器U2的同向輸入端(引腳3)，進(jìn)行信號濾波；可調(diào)電位器RP2一個固定端接入15V電源，另一個固定端接地，滑動端與LM339電壓比較器U2的反向輸入端引腳2相連，提供反饋電壓；電阻R14一端接入5V電源作為上拉電阻，另一端連接LM339電壓比較器U2的信號輸出端(引腳1)和電阻R15一端，用于提高LM339電壓比較器U2信號輸出端的電流驅(qū)動能力，電阻R15的另一端作為集中過流保護(hù)電路的一個輸出端口OC1，即電流檢測單元與微處理器單元的第二緩沖芯片連接的ADOC2口，同時連接電容C14的一端，電容C14的另一端接地，電阻R15和電容C14構(gòu)成RC延遲電路。LM339電壓比較器U2信號輸出端(引腳1)信號經(jīng)緩沖電阻R15輸出電平信號OC1給微處理器，對電流數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，嚴(yán)重超過閾值時，封鎖所有IGBT的驅(qū)動信號，并且，電阻R15和電容C14組成的延遲電路是為防止封鎖電路誤動作采取的抗干擾措施。另一條母線上設(shè)有相同結(jié)構(gòu)的集中過流保護(hù)電路，其輸出端口為OC2。

LC濾波器用于濾除功率變頻單元產(chǎn)生的諧波，包括三組LC濾波電路，三組LC濾波電路的輸入端分別連接功率變頻單元的三路輸出端，三組LC濾波電路的輸出端分別連接電網(wǎng)的三相線。

通過上述的分布式電源并網(wǎng)的寬范圍電壓輸入變換裝置實(shí)現(xiàn)的一種用于分布式電源并網(wǎng)的寬范圍電壓輸入變換的方法，如圖12所示，具體包括以下步驟：

步驟1、采用微處理器單元控制全橋高頻陣列單元、復(fù)合緩沖保護(hù)單元、功率變頻單元和MOSFET/IGBT驅(qū)動單元的內(nèi)部元件，使整個電壓輸入變換裝置處于運(yùn)行狀態(tài)，具體方法為：

步驟1.1、采用微處理器單元發(fā)出SPWM(正弦脈寬調(diào)制)信號；

步驟1.2、通過MOSFET/IGBT驅(qū)動單元進(jìn)行升壓處理，將SPWM電壓信號幅值升到15V；

步驟1.3、分別驅(qū)動全橋高頻陣列單元20個MOSFET器件，IGBT復(fù)合緩沖單元的兩個IGBT器件和功率變頻單元6個IGBT器件，使各MOSFET和IGBT器件交替導(dǎo)通，使用于分布式電源并網(wǎng)的寬范圍電壓輸入變換裝置處于正常運(yùn)行狀態(tài)；

步驟2、同時采用電壓檢測單元中的測量電阻RM、電流檢測單元中的分散過流保護(hù)電路、集中過流保護(hù)電路對全橋高頻陣列單元前端的電壓、復(fù)合緩沖保護(hù)單元和功率變頻單元的電流和電壓進(jìn)行實(shí)時采集；

電壓檢測單元產(chǎn)生一路信號，送給微處理器單元，當(dāng)電壓出現(xiàn)波動超過第一預(yù)設(shè)輸入電壓范圍時，促使MOSFET器件占空比的改變，改變?nèi)珮蚋哳l陣列單元的輸出電壓，避免由于輸入電壓的波動對輸出電壓的影響；

母線電流檢測單元和負(fù)載電流檢測單元中的集中過流保護(hù)電路產(chǎn)生的電平信號經(jīng)過RC延遲電路的延遲送給MOSFET/IGBT驅(qū)動單元的EXB841驅(qū)動芯片和微處理器單元的ADCINAO-A7口；

微處理器單元采集記錄各路電流和電壓數(shù)據(jù)，實(shí)時構(gòu)建待檢測端電壓與檢測支路的關(guān)系曲線圖；

步驟3、微處理器單元判斷故障電流的位置，判斷電流值是否超過1.2倍設(shè)定值，待檢測端輸入電壓是否超過48-198V，若其中任意一者超過或兩者同時超過，則說明出現(xiàn)故障，對應(yīng)單元為故障單元，執(zhí)行步驟4，否則說明系統(tǒng)工作正常，返回執(zhí)行步驟2，繼續(xù)進(jìn)行檢測；

步驟4、當(dāng)出現(xiàn)電壓故障時，微處理器單元產(chǎn)生控制信號并發(fā)送給全橋高頻陣列單元相應(yīng)MOSFET器件，根據(jù)電壓變化范圍，線性調(diào)節(jié)驅(qū)動MOSFET器件信號占空比，自適應(yīng)改變?nèi)珮蚋哳l陣列單元的輸出電壓；當(dāng)出現(xiàn)電流故障時，采用微處理器單元產(chǎn)生控制信號并發(fā)送至出現(xiàn)故障的相應(yīng)單元中，對故障單元的IGBT器件進(jìn)行緩降柵壓；微處理器單元同時記錄下故障電流的位置，產(chǎn)生相應(yīng)的編號，編號1為母線電流故障，編號2為橋臂直通故障，編號3和5為負(fù)載短路故障，并將故障記錄經(jīng)過SIM808無線通訊單元發(fā)送短信至手機(jī)，報告微處理器單元判斷出的故障信息，并發(fā)出故障中級警報信號，將故障傳輸給電腦PC上位機(jī)；電腦PC上位機(jī)將現(xiàn)有故障和電腦數(shù)據(jù)庫中所存儲的故障進(jìn)行對比，確定故障電流的類型和位置；

步驟5、微處理器對故障電流電壓檢測進(jìn)一步判別，判斷電流值是否超過1.5倍設(shè)定值，輸入電壓是否超過50-200V，若任意一者超過或兩者同時超過，則認(rèn)定對應(yīng)位置發(fā)生嚴(yán)重欠壓、短路或過流故障，執(zhí)行步驟6，否則執(zhí)行步驟2；

步驟6、微處理器單元發(fā)出控制信號，封鎖輸入信號，關(guān)斷發(fā)生嚴(yán)重短路或過流故障的單元中的MOSFET或IGBT器件，將故障信息通過SIM808無線通訊單元連續(xù)不斷的發(fā)送短信至用戶手機(jī)，同時微處理器單元產(chǎn)生故障嚴(yán)重警報信號，將故障傳輸給電腦PC上位機(jī)，避免對逆變器造成二次損害。

本實(shí)施例中，當(dāng)完成電壓輸入變換時，關(guān)斷IGBT器件形成如圖13所示的復(fù)合緩沖電路結(jié)構(gòu)，電感L1中的電流經(jīng)過二極管VD21進(jìn)行釋放，同時VT1中的雜散電感存儲的能量經(jīng)過電容C6和電阻R1得以釋放，緩沖了關(guān)斷IGBT器件時產(chǎn)生的過流，避免IGBT器件損壞。

本實(shí)施例中，當(dāng)電壓輸入變換裝置開始運(yùn)行時，開通IGBT器件形成如圖14所示的復(fù)合緩沖電路結(jié)構(gòu)，電感L1抑制了開通IGBT瞬間在集電極側(cè)的電流上升率，削減了集電極側(cè)浪涌尖峰電壓，同時VT1開通瞬間的浪涌電流經(jīng)過VD22和C6得以釋放，如圖中的虛線路徑，緩沖了開通IGBT瞬間產(chǎn)生的浪涌電流，避免IGBT器件損壞。

在安裝電壓輸入變換裝置前三相電壓有效值如圖15所示的曲線，安裝電壓輸入變換裝置后三相電壓有效值如圖16所示的曲線，從圖中的曲線可以看出，在開通后5ms至35ms期間，安裝后電壓波動現(xiàn)象得到明顯改善，在42ms之后，交流側(cè)電壓波形得到明顯改善，輸出電壓趨于平穩(wěn)。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍。