一種單相七電平逆變器及光伏發(fā)電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種逆變器，具體涉及一種單相七電平逆變器及光伏發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源危機的出現(xiàn)和科技的進步，新能源的利用和研究得到了迅速發(fā)展，其中太陽能資源分布廣泛，取之不竭且無污染是目前最具前景的新能源之一。尤其在一些邊遠山區(qū)和海島、牧場等地，光伏發(fā)電是居民用電的首要選擇，而且近年來伴隨著國家政策的支持，越來越多的屋頂光伏發(fā)電項目應(yīng)運而生。
[0003]目前，市場上廣泛采用的單相光伏發(fā)電逆變裝置輸出電平數(shù)低，功率開關(guān)器件設(shè)置死區(qū)保護時間導(dǎo)致輸出電能質(zhì)量差，需要增加額外的無源濾波裝置，由于中小功率場合光伏陣列輸出電壓低，需要在輸出側(cè)增加升壓逆變器，裝置體積大，可靠性低。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為解決上述存在的不足，本實用新型提供一種單相七電平逆變器及光伏發(fā)電裝置，具體技術(shù)方案如下:
[0005]一種單相七電平逆變器，所述單相七電平逆變器包括6個功率開關(guān)器件S1-S6 ;該單相七電平逆變器具有對稱性，其輸入端分布在左右兩側(cè)且分別與輸入電源相連，輸出端連接在交流負載的兩端，正常工作模式下單相七電平逆變器輸出到交流負載兩端的電壓呈七電平形式，在某一端輸入電源故障情況下可運行在單相Η橋模式，輸出到交流負載兩端的電壓呈兩電平形式。
[0006]一種運用上述單相七電平逆變器的光伏發(fā)電裝置，包括:PV1光伏電池陣列、PV1陣列升壓電路、單相七電平逆變器、PV2陣列升壓電路、PV2光伏電池陣列、交流負載、CPU控制器、電壓檢測單元和隔離驅(qū)動單元，所述PV1光伏電池陣列和PV2光伏電池陣列作為裝置的輸入直流電源，分別通過PV1陣列升壓電路和PV2陣列升壓電路與單相七電平逆變器的輸入端相連，單相七電平逆變器將升壓后的直流電逆變成交流電供交流負載使用，電壓檢測單元分別采集PV1光伏電池陣列、PV1陣列升壓電路、PV2陣列升壓電路、PV2光伏電池陣列的輸出電壓信號并傳給CPU控制器，CPU控制器通過隔離驅(qū)動單元輸出8路PWM信號控制PV1陣列升壓電路、單相七電平逆變器和PV2陣列升壓電路中的功率開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷。
[0007]優(yōu)選的，所述的PV1陣列升壓電路由功率開關(guān)器件Sf、2個二極管Dfl、Df2、以及電感Lf、電容Cf、電阻Rf組成，配合單相七電平逆變器中的功率開關(guān)的直通狀態(tài)可以實現(xiàn)對光伏電池陣列的升壓輸出，且逆變電路中無需設(shè)置死區(qū)時間，所述PV2陣列升壓電路具有PV1陣列升壓電路的對稱結(jié)構(gòu)，二者輸出直流電壓極性相反。
[0008]優(yōu)選的，所述CPU型號為TMS320F28335，功率器件為IGBT，隔離驅(qū)動單元采用HCPL-316J芯片及其外圍處理電路，電壓檢測單元采用AVS400-SD-420E交流電壓互感器及其外圍處理電路。
[0009]本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果:
[0010]僅用6個功率器件實現(xiàn)單相七電平交流電壓輸出，輸出電壓電平數(shù)是普通單相逆變器的3倍以上，采用直流升壓電路可實現(xiàn)小功率光伏電池的直接升壓逆變，無需輸出側(cè)升壓變壓器，體積小，靜態(tài)投資少，逆變器中的功率開關(guān)器件無需設(shè)置死區(qū)保護時間，電能質(zhì)量更高。同時，裝置具有自動容錯運行能力，當某一端光伏陣列輸入出現(xiàn)故障后，可自動運行在單相Η橋模式，大大提高了負載的供電可靠性。
【附圖說明】
[0011]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0012]圖1為本實用新型裝置的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖2為單相七電平逆變器開關(guān)導(dǎo)通狀態(tài)圖；
[0014]圖3為功率開關(guān)器件驅(qū)動單元電路圖；
[0015]圖4為電壓檢測及其外圍處理電路圖。
【具體實施方式】
[0016]為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0017]實施例1:
[0018]本實施方式中，結(jié)合圖1，說明本實用新型中的單相七電平逆變器3的工作原理。定義PV1光伏電池陣列1輸出電壓為Vgf，PV1陣列升壓電路2輸出為VfO，PV2光伏電池陣列5輸出電壓為Vgt，PV2陣列升壓電路4輸出為VtO，交流負載6兩端電壓為V0，本實施例中，電壓檢測單元包括:PV1電壓檢測單元8、VfO電壓檢測單元9、VtO電壓檢測單元11和PV2電壓檢測單元12，按照逆變器3中六個功率開關(guān)器件S1-S6的不同狀態(tài)，可以得到負載端輸出電壓V0呈現(xiàn)七種狀態(tài)，如圖2所示。由于PV1陣列升壓電路2和PV2陣列升壓電路4具有對稱結(jié)構(gòu)，下面以前者為例分析其升壓工作原理。初始狀態(tài)下PV1陣列升壓電路2中電容Cf兩端電壓等于光伏電池的輸出電壓Vgf，流過電感Lf的電流為零。在直通狀態(tài)下，即Sf、Sl、S2導(dǎo)通，二極管Dfl、Df2反偏，光伏電池PV1和電容Cf對電感Lf充電，電感Lf兩端電壓為VLf = Vgf+VfO，在非直通狀態(tài)下，二極管Dfl、Df2導(dǎo)通，電感Lf放電，此時電感兩端電壓為VLf = Vgf-VfO。穩(wěn)態(tài)運行情況下，根據(jù)一個周期內(nèi)電感兩端伏秒平衡原則，可以得到升壓系數(shù)B = VfO/Vgf = 1/(1_2D)，其中D為導(dǎo)通占空比。當0〈D〈0.5時，輸出電壓均具有升壓效果，本實施方式中取D = 0.45,即升壓系數(shù)B = 10，交流負載兩端電壓峰值可達到十倍的光伏陣列輸出電壓。另外，取Vgt = 2Vgf時，交流負載端電壓呈現(xiàn)0、±10Vgf、±20Vgf、±30Vgf這