一種基于雙向變流結構的光伏控制逆變一體機系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于雙向變流結構的光伏控制逆變一體機系統，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驅動電路及保護電路組成。嵌入式軟件用來實現MCU的信息采集，PWM波控制信號發出，并控制一體機工作模式切換，系統控制閉環。工作模式按能量在太陽能組件、蓄電池、本地負載及電網的流動分為：并網正向流、并網反向流、離網正向流、故障報警等工作模式。性能穩定可靠，系統安裝與配置簡單，智能。主要用于中小功率太陽能發電并網離網雙用系統的組網發電。
【專利說明】一種基于雙向變流結構的光伏控制逆變一體機系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種便攜式的太陽能光伏供電系統的解決方案，設計了基于太陽能技術的家用交流和直流的低功率供電系統。實現逆變并網運行和離網運行、市電充電的雙向變流結構。
【背景技術】
[0002]太陽能光伏發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換為電能的發電方式，而隨著技術不斷進步，光伏發電成為最具發展前景的發電技術之一。而太陽能組件所發出的電能是一種直流的、不穩定的、難調度的，組件輸出的電能無法直接利用。所以將太陽能組件發出來不穩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載使用，這成為太陽能發電一個重要的方式。而這種方式對負載要求為直流，無法供給交流負載。在給交流負載使用時常在蓄電池后端接逆變器來實現。如此以來，一個能供給交直流供電的太陽能系統就有組件、控制器、蓄電池、逆變器、負載這樣多個設備，組成這一套系統，接線復雜，需要專業人員設計、安裝、使用。同時系統配置匹配度低，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。這使得光伏系統的復雜性加強，違背了分布式智能電網所要求的安裝使用便利的原則。

【發明內容】

[0003]本實用新型主要是解決現有技術所存在的系統配置匹配度低與系統設計、安裝、使用復雜一系列問題。使發電系統使用方便，能量管理智能，兼容交流、直流供電。基本滿足家庭日常生活必須的照明用電與部分娛樂設施用電。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)、并網離網于一體。蓄電池的低壓直流側到交流側實施能量雙向傳輸，而又非簡單的增加設備。
[0004]本實用新型的上述技術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 (脈沖寬度調制)驅動電路及保護電路組成；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驅動單元電路用來驅動主電路中MOS管的電路。保護電路完成系統的各種保護功能。嵌入式軟件用來實現MCU的信息采集，PWM波控制信號發出，并控制一體機工作模式切換，系統閉環算法、MPPT (最大功率點跟蹤)算法、孤島保護算法。
[0005]本實用新型所述的太陽能充電電路是同步BUCK-BOOST電路結構。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輸的變流電路。由MOS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構的光伏控制逆變一體機系統的控制方法，當能量在太陽能組件、蓄電池、本地負載及電網的流動中，系統按如下表模式工作:
[0009]
【權利要求】
1.一種基于雙向變流結構的光伏控制逆變一體機系統，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、輸出側采樣電路、PWM驅動電路及保護電路組成；嵌入式軟件用來實現MCU的信息采集，PWM波控制信號發出，并控制一體機工作模式切換，系統閉環；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載、電網相連接；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.根據權利要求1所述的一種基于雙向變流結構的光伏控制逆變一體機系統，其特征在于:所述的太陽能充電電路為同步BUCK-BOOST電路。
3.根據權利要求1所述的一種基于雙向變流結構的光伏控制逆變一體機系統，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.根據權利要求1所述的一種基于雙向變流結構的光伏控制逆變一體機系統，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 優先權日:2013年8月29日
【發明者】董睿, 何金偉, 劉寅, 戴永軍 申請人:中國電子科技集團公司第三十六研究所