應(yīng)用于光伏太陽(yáng)能的微型逆變器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及將太陽(yáng)能電池的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姷难b置。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的光伏并網(wǎng)方式是將所有的光伏電池在陽(yáng)光照射下生成的直流電全部串并聯(lián)在一起，再通過一個(gè)傳統(tǒng)的逆變器將直流電逆變成交流電接入電網(wǎng)；傳統(tǒng)的逆變器通常采用BOOST升壓電路到600V，做DC-AC逆變，采用電壓源。目前光伏系統(tǒng)中一般有單串聯(lián)式(多個(gè)光伏電池串聯(lián)后逆變)、多串聯(lián)式、集中式(串聯(lián)、并聯(lián)混排)等幾種方案。
三種系統(tǒng)中，系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤是針對(duì)整個(gè)串進(jìn)行的，無法保證每個(gè)組件均運(yùn)行在最大功率點(diǎn)，也無法獲得每個(gè)光伏組件的狀態(tài)信息；另一方面，由于實(shí)際安裝表面各個(gè)組件的安裝方向和角度不一定相同，各個(gè)組件的發(fā)電效率彼此各不相同，采用集中式的最大功率點(diǎn)跟蹤，降低了系統(tǒng)的發(fā)電效率。實(shí)際測(cè)量的遮蓋時(shí)集中式光伏系統(tǒng)能量損失數(shù)據(jù)顯示，3%遮蓋時(shí)光伏能量就有25%的損失。
已有的微型逆變器，可以將各個(gè)太陽(yáng)能電池模塊分別配備逆變器及轉(zhuǎn)換器功能，每塊組件可單獨(dú)進(jìn)行電流的轉(zhuǎn)化，微型逆變器能夠在面板級(jí)實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)，擁有超越中央逆變器的優(yōu)勢(shì)。每個(gè)微逆變器單獨(dú)連接陣列中一個(gè)光伏面板。實(shí)際應(yīng)用中遭遇陰影遮擋、污垢積累、光照偏離或不匹配等不理想條件時(shí)，微逆變器通過對(duì)各模塊的輸出功率進(jìn)行優(yōu)化，將使整個(gè)光伏陣列能量輸出達(dá)到最大，系統(tǒng)的發(fā)電效益顯著提高。微型逆變器的原理雖然比較清楚，但是其組成原件、結(jié)構(gòu)和性能尚有待優(yōu)化提高。
中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?012102315257的發(fā)明公開了一個(gè)微型逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，屬新能源技術(shù)領(lǐng)域。該結(jié)構(gòu)由兩大部分組成:1.兩組DC-DC變換部分，該部分采用的是反激式交錯(cuò)并聯(lián)電路，主管采用有源箝位技術(shù)實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)；2.DC-AC變換部分，該部分的H橋?qū)崿F(xiàn)工頻變換。該制品的電路比較復(fù)雜，功率管較多故障率較高，輸出的電流穩(wěn)定性不夠、次波諧波較多。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:
本發(fā)明提供一種從單一太陽(yáng)能電池的直流電直接逆變轉(zhuǎn)換至交流電的電力變換方法及其裝置。
技術(shù)方案:
本發(fā)明公開的應(yīng)用于光伏太陽(yáng)能的微型逆變器，安裝于單一太陽(yáng)能電池輸入的直流電之后，輸出交流電到電網(wǎng)(或者用電器)，具有集成于該微型逆變器內(nèi)部的主控電路。
該主控電路包括依次連接的漏感能量吸收回饋支電路、交錯(cuò)并聯(lián)反激支電路和逆變環(huán)節(jié)支電路。
其中，所述的漏感能量吸收回饋支電路由兩只箝位二極管Dal、Da2及一個(gè)Buck電路(降壓式變換電路)構(gòu)成，Dal與Da2同時(shí)起到開關(guān)管漏源電壓箝位的作用，Buck電路將漏感能量回饋到輸入端，同時(shí)起到調(diào)節(jié)箝位電容電壓的作用。
NPl及NSl為反激變壓器Tl的原邊和副邊，NP2、NS2為反激變壓器T2的原邊和副邊。兩只上述的箝位二極管Dal、Da2分別與交錯(cuò)并聯(lián)反激支電路的兩只反激變壓器的原邊相連后，再匯合后串聯(lián)一只共用的功率管箝位開關(guān)；功率管箝位開關(guān)后連接一只電感到單一太陽(yáng)能電池的正極，功率管箝位開關(guān)后連接一只反向二極管到單一太陽(yáng)能電池的負(fù)極，起到濾波、穩(wěn)定輸出電流和保護(hù)功率管箝位開關(guān)的作用。兩只功率管開關(guān)S1、S2分別與兩只反激變壓器的原邊串聯(lián)并充當(dāng)兩只反激變壓器的功率管主開關(guān)(功率管主開關(guān)的最大耐電壓和耐電流為:160V/60A)。D1、D2分別與兩只反激變壓器的副邊串聯(lián)并作為兩只反激變壓器的輸出整流二極管。
所述的交錯(cuò)并聯(lián)反激支電路并聯(lián)一只電容CO后，再串接一只電感L0，然后與逆變環(huán)節(jié)支電路相連。
所述的逆變環(huán)節(jié)支電路由四只功率管逆變開關(guān)S3~S6構(gòu)成，逆變環(huán)節(jié)支電路輸出的交流電直接連接電網(wǎng)(或者用電器)。
單一太陽(yáng)能電池與所述的漏感能量吸收回饋支電路之間并聯(lián)有一種旁路電容Cn。
根據(jù)單一太陽(yáng)能電池的材料特點(diǎn)性能數(shù)據(jù)，優(yōu)選下列參數(shù):所述的電容Cn=11000-15000 yF,電感L0=600_700 μ H，電容C0=9_15yF。使得電路中的電流、電壓、輸入輸出功率、功率因子、諧振頻率等數(shù)值與太陽(yáng)能電池和逆變器中的電子元器件項(xiàng)適應(yīng)，運(yùn)行可靠性提高，壽命延長(zhǎng)。
該微型逆變器工作于電流斷續(xù)模式(DCM)或者電流臨界連續(xù)模式(BCM)時(shí)，均具有電流源特性。
多只本發(fā)明的逆變器與單一太陽(yáng)能電池的組合體用于并網(wǎng)供電時(shí)，可以省去電流環(huán)，只要采用鎖相環(huán)就可以實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)電流的單位功率因數(shù)，因此可以在中小功率的光伏并網(wǎng)發(fā)電領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。
有益效果:本發(fā)明的微逆變器具有以下優(yōu)點(diǎn):
1)可以將該逆變器與光伏電池組件集成為一個(gè)整體單元，可以實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)制造，單個(gè)單元的設(shè)計(jì)、加工、安裝、檢測(cè)、維修可以標(biāo)準(zhǔn)化，提供成品率和生產(chǎn)效率。傳統(tǒng)的逆變器連接的電池?cái)?shù)量變化范圍廣，不利于標(biāo)準(zhǔn)化安裝使用。
2)各個(gè)支路的零件較少，占用空間較小，整體重量和體積較小，可以適應(yīng)不同安裝方向和角度，便于與各種使用場(chǎng)所的太陽(yáng)能電池配套安裝。
3)因?yàn)殡娙?、電感、功率管開關(guān)等各個(gè)主要元器件的參數(shù)精心選擇使用，使得整個(gè)器件的輸入輸出能夠精確計(jì)算和控制，而且可以與電力線載波通信技術(shù)相結(jié)合，采集各個(gè)微逆變器和光伏組件的輸出功率數(shù)據(jù)和工作狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)各個(gè)單元和整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控。
【附圖說明】
[0004]圖1是本發(fā)明應(yīng)用中的一個(gè)主控電路結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中，1-單一太陽(yáng)能電池；2_電容Cn ;3_漏感能量吸收回饋支電路；4_反激變壓器的原邊；5_交錯(cuò)并聯(lián)反激支電路；6_輸出整流二極管；7_電感LO ；8-逆變環(huán)節(jié)支電路；9_電網(wǎng)；10-功率管逆變開關(guān)；11-電容CO ; 12-反激變壓器的副邊；13-功率管主開關(guān)；14_箝位二極管；15_功率管箝位開關(guān)。
【具體實(shí)施方式】
[0005]本發(fā)明的一個(gè)應(yīng)用于光伏太陽(yáng)能的微型逆變器內(nèi)部具有如圖1所述的主控電路結(jié)構(gòu)。該主控電路包括依次連接的漏感能量吸收回饋支電路3、交錯(cuò)并聯(lián)反激支電路5和逆變環(huán)節(jié)支電路8 ;所述的漏感能量吸收回饋支電路3由兩只箝位二極管14及一個(gè)Buck電路構(gòu)成。
兩只上述的箝位二極管14分別與交錯(cuò)并聯(lián)反激支電路5的兩只反激變壓器的原邊4相連；兩只耐電壓和耐電流為160V/60A的功率管主開關(guān)13分別與兩只反激變壓器的原邊4串聯(lián)；兩只輸出整流二極管6分別與兩只反激變壓器的副邊12串聯(lián)；所述的逆變環(huán)節(jié)支電路8由四只功率管逆變開關(guān)10構(gòu)成，逆變環(huán)節(jié)支電路8輸出的交流電直接連接電網(wǎng)9。
所述的交錯(cuò)并聯(lián)反激支電路5并聯(lián)一只12 μ F的電容COll后，再串接一只650 μΗ的電感L07，然后與逆變環(huán)節(jié)支電路8相連。單一太陽(yáng)能電池I與所述的漏感能量吸收回饋支電路3之間并聯(lián)有一種旁路13000 yF的電容Cn2。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種應(yīng)用于光伏太陽(yáng)能的微型逆變器，安裝于單一太陽(yáng)能電池(I)輸入的直流電之后，輸出交流電到電網(wǎng)(9)，具有集成于該微型逆變器內(nèi)部的主控電路，其特征在于:該主控電路包括依次連接的漏感能量吸收回饋支電路(3)、交錯(cuò)并聯(lián)反激支電路(5)和逆變環(huán)節(jié)支電路(8);所述的漏感能量吸收回饋支電路(3)由兩只箝位二極管(14)及一個(gè)Buck電路構(gòu)成； 兩只上述的箝位二極管(14)分別與交錯(cuò)并聯(lián)反激支電路(5)的兩只反激變壓器的原邊(4)相連，再匯合后串聯(lián)一只共用的功率管箝位開關(guān)；兩只功率管主開關(guān)(13)分別與兩只反激變壓器的原邊(4)串聯(lián)；兩只輸出整流二極管(6)分別與兩只反激變壓器的副邊(12)串聯(lián)；所述的功率管主開關(guān)(13)的最大耐電壓和耐電流為:160V/60A。
2.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于光伏太陽(yáng)能的微型逆變器，其特征在于:所述的功率管箝位開關(guān)后連接一只電感到單一太陽(yáng)能電池的正極，功率管箝位開關(guān)后連接一只反向二極管到單一太陽(yáng)能電池的負(fù)極。
3.如權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用于光伏太陽(yáng)能的微型逆變器，其特征在于:所述的交錯(cuò)并聯(lián)反激支電路(5)并聯(lián)一只電容CO (11)后，再串接一只電感LO (7)，然后與逆變環(huán)節(jié)支電路(8)相連。
4.如權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用于光伏太陽(yáng)能的微型逆變器，其特征在于:所述的逆變環(huán)節(jié)支電路(8)由四只功率管逆變開關(guān)(10)構(gòu)成，逆變環(huán)節(jié)支電路(8)輸出的交流電直接連接電網(wǎng)(9)。
5.如權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用于光伏太陽(yáng)能的微型逆變器，其特征在于:單一太陽(yáng)能電池(I)與所述的漏感能量吸收回饋支電路(3)之間并聯(lián)有一種旁路電容Cn (2)。
6.如權(quán)利要求5所述的應(yīng)用于光伏太陽(yáng)能的微型逆變器，其特征在于:所述的電容Cn(2) =11000-15000 μ F，電感 LO (7) =600-700 μ H，電容 CO (11) =9-15 μ F。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于光伏太陽(yáng)能的微型逆變器，具有集成于該微型逆變器內(nèi)部的主控電路。該主控電路包括依次連接的漏感能量吸收回饋支電路、交錯(cuò)并聯(lián)反激支電路和逆變環(huán)節(jié)支電路。交錯(cuò)并聯(lián)反激支電路并聯(lián)一只12μF左右的電容C0后，再串接一只660uH左右的電感L0，然后與逆變環(huán)節(jié)支電路相連。本發(fā)明的整體重量和體積較小，便于與各種使用場(chǎng)所的太陽(yáng)能電池配套安裝，主要元器件的參數(shù)精心選擇使用，使得整個(gè)器件的輸入輸出能夠精確計(jì)算和控制。
【IPC分類】H02M3-335, H02M7-5387, H02M1-32
【公開號(hào)】CN104796029
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510039094
【發(fā)明人】霍俊東, 王燦, 吳睿伊, 張敏, 吳華, 任一峰
【申請(qǐng)人】南通睿覓新能源科技有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年1月27日