[實用新型]基于DSP的太陽能光伏并網逆變器

有效

• 申請號: 201120273096.0
• 申請日: 2011-07-29
• 公開（公告）號: CN202159982U
• 公開（公告）日: 2012-03-07
• 發明（設計）人: 蔣浩;張衛強;蔣金濤;胡建平
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M7/48
• 代理公司: 寧波市天晟知識產權代理有限公司 33219
• 代理人: 張文忠

技術領域

本實用新型屬于太陽能并網發電技術領域，特別是一種用于太陽能并網發電的逆變器，具體地說，涉及一種基于DSP的太陽能光伏并網逆變器。

背景技術

經濟飛速發展使開發利用綠色新能源成為各國政府的當務之急。太陽能是對環境無污染的可再生能源，在此背景下，太陽能光伏發電作為一項新興能源產業迅速發展起來。

將太陽能電池發出的電并入電網?,既能緩解高峰用電時期的用電緊張狀況，又可省去儲電費用。而將太陽能電池發電與電網連接的關鍵部件是光伏逆變器，其主要功能是將太陽能電池發出的直流電轉換成和電網同頻同相的交流電，可以說光伏逆變器的性能(效率、可靠性、安全性、可檢測性和環境適應性等)決定了整個并網發電系統的性能。然而，當前太陽能光伏并網逆變器效率偏低、可靠性差、穩定性不強、最大功率點跟蹤不足以及缺乏用戶用電管理功能，這些都不能滿足現有太陽能光伏發電產業發展的需要。

發明內容

本實用新型之目的是針對現有太陽能光伏并網逆變器效率低、可靠性差、輸出電壓不穩定等問題，提供一種效率高、可靠性強、有較強的適應性，并有對用戶用電進行管理功能的基于DSP的太陽能光伏并網逆變器。本實用新型具有以下優點：

1、具有較高效率：功率因素為1，能最大限度的利用太陽能電池，從而提高太陽能光伏并網整個系統的效率，降低了成本。

2、具有較高的可靠性：具備各種保護功能，如輸入直流極性接反保護，交流輸出短路保護，過熱、過載保護等，不需要有人值守和維護，特別適用于各種偏遠地區。

3、直流輸入電壓有較寬的適應范圍：由于電池的端電壓隨負載和日照強度而變化，?蓄電池雖然對電池的電壓具有重要作用，但由于蓄電池的電壓隨蓄電池剩余容量和內阻的變化而波動，特別是當蓄電池老化時其端電壓的變化范圍很大，這就要求逆變器必須在較寬的直流輸入電壓范圍內保證正常工作，并保證交流輸出電壓的穩定。

4、具有用戶電力管理功能：能夠判斷當前光伏電能是否向電網供電，用戶是否向電網取電等情況，進而關閉/開啟相應開關。

本實用新型實現上述優點的技術方案是：基于DSP的太陽能光伏并網逆變器，包括最大功率點跟蹤MPPT模塊、電壓電流變換模塊、DSP控制模塊、用戶電力管理模塊和人機交互模塊。

其中最大功率點跟蹤MPPT模塊內含前級電壓匹配子模塊。電壓電流變換模塊包括DC/DC升壓電路、DC/AC逆變電路和驅動電路；太陽能陣列電池的直流電流通過DC/DC升壓電路后變成較高的直流電流，再經過DC/AC逆變電路將其轉換成220V交流電送入電網。DC/AC逆變采用無差拍SVPWM算法調制，易數字化，減小裝置體積，可改進電源動態性能，提高直流電壓利用率。用戶電力管理模塊包含電網檢測電路和采樣電路。DSP控制模塊是整個逆變器的核心，它根據采樣太陽能電池陣列的電壓電流通過算法來進行最大功率點的跟蹤，同時通過實施檢測用戶當前用電功率，與當前光伏發電功率相比較，若發電量大于用電量，則將多余電能送入電網；若發電量小于用電量，則缺口部分電力從電網取得，以此來進行電力管理。同時該逆變器還具有同步鎖相的功能。

所述的基于DSP的太陽能光伏并網逆變器，其特征在于：所述的最大功率點跟蹤MPPT模塊最大功率的控制的實現方法采用“電壓擾動法”并對其的改進。電壓擾動法的原理是通過將本次光伏方陣的輸出功率與上次的相比較，來確定是增加還是減小太陽能電池陣列工作電壓。

所述的基于DSP的太陽能光伏并網逆變器，其特征在于：電壓電流變換模塊中的DC/DC升壓電路，采用BOOST方式；DC/AC電路采用三相橋式逆變電路,功率器件使用集成了驅動和保護電路的IPM模塊,開關頻率為10?kHz。為了防止電能從電網流入太陽能光伏陣列,在直流側加了防反二極管；逆變器的輸出端使用了LC濾波電路濾除高頻分量,在逆變器的輸入端和輸出端都安裝了接觸器,實現逆變器的可靠隔離和保護。逆變器采用大電容解耦,在解耦電容的兩端加裝了功率電阻,來實現放電,以保證維護人員的人身安全。逆變電路采用電壓型單相橋式逆變電路。

所述的基于DSP的太陽能光伏并網逆變器，其特征在于：所述的DSP控制模塊可以有效的防孤島效應。

所述的基于DSP的太陽能光伏并網逆變器，其特征在于：所述的用戶電力管理模塊是通過測量當前用戶總電流確定用戶當前用電量，與光伏系統發電量進行比較，來決定電力管理模塊工作方式。