專利名稱：一種單相并網型功率調節器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種功率調節器，特別涉及一種用于太陽能發電系統的單相并網型功率調節器，屬于電氣技術領域。
如

圖1所示，在現有的功率變換裝置中，一般都要使用隔離變壓器對輸入、輸出端所接的電網和逆變電路進行隔離，這樣做在電氣原理上是必要的，但是使用隔離變壓器的不足之處在于會使整個功率變換裝置的體積、重量增大，成本增加，并增加整個裝置的電氣損耗，降低裝置的能量轉化效率。
為實現上述的目的，本實用新型采用下述的技術方案一種單相并網型功率調節器，接在太陽能電池板輸出端與市電電網之間，其特征在于所述單相并網型功率調節器包括兩個IGBT器件和四個晶體管，所述兩個IGBT器件和四個晶體管兩兩串接在一起，組成一個三相整流—逆變橋電路，其中兩個IGBT器件之間的連接點與一個太陽能電池板輸出端之間經過第一個電感相接，三相整流—逆變橋兩端中的一端接太陽能電池板的另一個輸出端，另一端經過電容后也接這個輸出端；串接的兩個晶體管的連接點處接第二個電感，串接的另兩個晶體管的連接點處經傳感器后接第三個電感，所述傳感器感應第二個電感所在電路的電信號；所述第二個電感和第三個電感分別經過一個漏電開關后接市電電網，它們各自經過電容與所述太陽能電池板的另一個輸出端相接。
本實用新型所述的單相并網型功率調節器由于取消了傳統設備中必不可少的隔離變壓器，大大降低了裝置的制造和使用成本，提高了裝置的工作效率。根據本實用新型技術方案制造的試驗性裝置與現有裝置相比，體積減小約1/3，重量減輕約5公斤，可以實現掛墻安裝，安裝施工更加簡便。整機的工作效率提高8-10％。
圖1為現有的使用隔離變壓器的功率變換裝置的電路原理框圖。
圖2為本實用新型所述的單相并網型功率調節器的電路原理圖。
圖3為本單相并網型功率調節器中太陽能電池方陣側噪聲吸收電路的電路原理圖。
圖4為本單相并網型功率調節器中市電電網接入側的噪聲吸收和過壓防護電路的電路原理圖。
本實用新型技術方案的關鍵就在于采用經過精心設計的新型電路來替代原有隔離變壓器發揮作用，原有隔離變壓器的各項功能都能由本實用新型所述的電路來完成，從而可以被完全替換掉。這一電路的原理圖如圖2所示，其中P、N為太陽能電池板的輸出端，在P、N之間接有電容C1，IGBT器件IGBT1、IGBT2，晶體管Q1、Q2、Q3、Q4兩兩串接在一起，組成一個三相整流—逆變橋電路，其中IGBT1與IGBT2中間的連接點與P端之間經過電感L1相接，上下兩端中的一端接N端，另一端經過電容C2后也接N端。從串接的晶體管Q1、Q2的連接點處引出一路，接電感L2；從串接的Q3、Q4的連接點處也引出一路，經傳感器HS2后接電感L3，傳感器HS2感應L2一路的電信號。電感L2和L3分別經過一個漏電開關后接入220V的交流電網中，它們各自經過電容C3和C4與N端相接。
由于太陽能電池方陣對地存在寄生電容，當負載側有漏電流時，會在太陽能電池方陣框架與大地間產生感應電壓，有可能危及人員安全。因此如圖2所示，在負載側安裝有漏電開關進行保護。這里的漏電開關是現在使用非常普遍的常規器件，不會因此增加裝置電路的復雜程度和成本。
本電路的各項功能是通過如下措施實現的1.在現有的功率調節器中，由于IGBT器件的工作電壓較低，使得逆變器的輸出電壓也較低，這就需要通過變壓器進行升壓變換。而在本實用新型中沒有變壓器，這時的升壓變換是通過由IGBT1、IGBT2、Q1、Q2、Q3、Q4，L1和L2組成的升壓回路來實現的。具體的實現過程如下在升壓回路中，首先是IGBT2導通，電流經電感線圈L1、IGBT2形成回路，在逆變器單元輸入端形成直流電壓V1；然后IGBT2關斷，IGBT1導通，電流經L1、IGBT1形成回路，L1產生感應電壓V2，在逆變器單元輸入端形成直流電壓V1+V2，這樣就實現了升壓變換。實際使用時，在逆變器單元回路中通過控制晶體管Q1、Q2、Q3、Q4的門極，使Q1、Q4導通，Q3、Q2關斷的狀態和Q2、Q3導通，Q1、Q4關斷的狀態不斷變換出現，從而形成電壓值相等、方向相反的交變電流，然后再運用現有的最大功率跟蹤技術(MPPT)使裝置的功率輸出達到最大值，經過與電網的波形相位進行比較后向電網送電。具體而言，要達到220V交流電壓的輸出，則直流電壓的輸入必須達到300V。而太陽能電池板工作時的最佳電壓為100V～250V左右，因此，通過調控升壓回路中IGBT1和IGBT2的控制極，使逆變單元的輸入電壓升高至320V直流電壓，再通過控制整流—逆變橋式電路中Q1、Q2、Q3、Q4的開通和關斷，使其最終形成220V的交流電，向電網輸出。在這一過程中，所使用的IGBT器件為額定電壓600V的IGBT管。
2.如圖2所示，在Q1、Q2的連接點與電感L2之間的電路上接有傳感器HS2。傳感器HS2的作用是對逆變器輸出的直流分量進行檢測，它檢測到的信號交給裝置外接的微處理器(圖中未畫出)進行處理，微處理器同時也對整流—逆變橋中的開關器件進行控制。當逆變器輸出的直流分量達到設定值時，微處理器會自動采取保護性動作。例如當系統內存在的直流分量電流大于100mA時，微處理器一接到傳感器HS2的信號就會在50ms內關斷IGBT管，進行直流分量保護。
3.圖3和圖4分別為本功率調節器中太陽能電池方陣側噪聲吸收電路和市電電網接入側的噪聲吸收和過壓防護電路的電路原理圖。圖3中所示的太陽能電池方陣側的噪聲吸收電路由電容C5～C8組成，接在太陽能電池板與本實用新型所述的單相并網型功率調節器的P、N端之間，即圖中的①、③端接太陽能電池板，②、④端分別接所述的P、N端。圖4中所述的噪聲吸收和過壓防護電路由電容C12～C15及壓敏電阻VS1～VS8分別構成，它接在本單相并網型功率調節器的交流輸出端與市電電網之間。上述的噪聲吸收電路和過壓防護電路的具體組成都是現有的成熟技術，此處就不贅述了。
在本實用新型所述的功率調節器之內，電容C3、C4串聯后接于逆變器的輸出端，C1接于逆變器輸入端正負極之間，負極與C3、C4中心點連接，其作用為吸收交流側和直流側產生的噪聲，并且使交流側的噪聲不會影響到直流側。而C5～C8和C12～C15兩組電容則分別吸收太陽能電池方陣側和交流電網側的噪聲，壓敏電阻VS1～VS8負責吸收交流電網側由于雷擊或其他原因產生的過電壓。
需要聲明的是，本實用新型的特定實施例已經對本實用新型的發明內容做了詳盡的說明。對本領域的一般技術人員而言，在不背離本實用新型精神的前提下對它所做的任何顯而易見的改動，特別是對若干部件的等同替換，都構成對本實用新型專利權的侵犯，將承擔相應的法律責任。
權利要求1.一種單相并網型功率調節器，接在太陽能電池板輸出端與市電電網之間，其特征在于所述單相并網型功率調節器包括兩個IGBT器件和四個晶體管，所述兩個IGBT器件和四個晶體管兩兩串接在一起，組成一個三相整流—逆變橋電路，其中兩個IGBT器件之間的連接點與一個太陽能電池板輸出端之間經過第一個電感相接，三相整流—逆變橋兩端中的一端接太陽能電池板的另一個輸出端，另一端經過電容后也接這個輸出端；串接的兩個晶體管的連接點處接第二個電感，串接的另兩個晶體管的連接點處經傳感器后接第三個電感，所述傳感器感應第二個電感所在電路的電信號；所述第二個電感和第三個電感分別經過一個漏電開關后接市電電網，它們各自經過電容與所述太陽能電池板的另一個輸出端相接。
2.如權利要求1所述的單相并網型功率調節器，其特征在于所述IGBT器件的控制極，晶體管的門極及所述傳感器都接微處理器。
3.如權利要求1所述的單相并網型功率調節器，其特征在于所述單相并網型功率調節器與所述太陽能電池板輸出端之間接有噪聲吸收電路。
4.如權利要求1所述的單相并網型功率調節器，其特征在于所述單相并網型功率調節器與市電電網之間接有噪聲吸收電路和過壓防護電路。
專利摘要本實用新型公開了一種單相并網型功率調節器。它接在太陽能電池板輸出端與市電電網之間，包括兩個IGBT器件和四個晶體管，IGBT器件和晶體管兩兩串接在一起，組成一個三相整流—逆變橋電路，其兩端中的一端接太陽能電池板的一個輸出端，另一端經過電容后也接這個輸出端，串接的兩個晶體管的連接點處接有電感，另兩個晶體管的連接點處經傳感器后也接有電感，這兩個電感分別經過漏電開關后接市電電網。本單相并網型功率調節器取消了傳統設備中必不可少的隔離變壓器，體積減小約1/3，重量減輕約5公斤，可以實現掛墻安裝，安裝施工更加簡便。整機的工作效率提高8－10％。
文檔編號H02J3/38GK2596645SQ0320045
公開日2003年12月31日 申請日期2003年1月8日 優先權日2003年1月8日
發明者楊建中, 楊鴻雁 申請人:北京日佳電源有限公司