[實(shí)用新型]一種基于串聯(lián)型Z源逆變器的獨(dú)立式光伏發(fā)電裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320005791.8
• 申請(qǐng)日: 2013-01-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203180801U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 聶振宇;葉繼英
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江海洋學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): H02N6/00
• 分類(lèi)號(hào): H02N6/00
• 代理公司: 寧波誠(chéng)源專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛(wèi)

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置，尤其涉及獨(dú)立式小功率太陽(yáng)能發(fā)電裝置，具體是指一種基于串聯(lián)型Z源逆變器的獨(dú)立式光伏發(fā)電裝置。

背景技術(shù)

當(dāng)前，以煤炭、石油、天然氣為代表的傳統(tǒng)能源逐漸消耗殆盡，而以光伏、風(fēng)電、波浪能、燃料電池，地?zé)嵋约俺毕艿葹榇淼男履茉匆呀?jīng)受到了全世界的廣泛重視，尤其是太陽(yáng)能，幾乎是取自不盡，用之不完的。太陽(yáng)能發(fā)電裝置在各國(guó)已經(jīng)進(jìn)入了實(shí)用階段。目前，小功率光伏發(fā)電裝置主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為太陽(yáng)能電板發(fā)出直流電后首先經(jīng)過(guò)DC-DC變換器升壓，然后再經(jīng)過(guò)DC-AC變換器變成交流電，經(jīng)輸出濾波后供給交流負(fù)載。這樣采用DC-DC和DC-AC兩級(jí)式的變換裝置由于開(kāi)關(guān)器件較多會(huì)使光伏發(fā)電的效率降低，損耗增加，此外對(duì)于DC-AC變換器一般采用電壓型DC-AC，其工作時(shí)不允許同一橋臂開(kāi)關(guān)器件直通，必須設(shè)置死區(qū)，從而導(dǎo)致輸出波形發(fā)生畸變，電磁干擾較大，可靠性降低。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電磁干擾小且運(yùn)行效率和可靠性高的基于串聯(lián)型Z源逆變器的獨(dú)立式光伏發(fā)電裝置。

本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：該基于串聯(lián)型Z源逆變器的獨(dú)立式光伏發(fā)電裝置，包括太陽(yáng)能電池陣列輸出、控制芯片、工作電源和時(shí)鐘晶振，所述太陽(yáng)能電池陣列輸出通過(guò)工作電源供電給控制芯片，所述時(shí)鐘晶振設(shè)定控制芯片的工作頻率，其特征在于：還包括有驅(qū)動(dòng)電路、串聯(lián)型Z源逆變器、濾波器和負(fù)載，所述太陽(yáng)能電池陣列輸出經(jīng)所述串聯(lián)型Z源逆變器升壓、逆變成交流后，經(jīng)所述濾波器濾波后供給所述負(fù)載，所述控制芯片輸出信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)所述的串聯(lián)型Z源逆變器。

優(yōu)選地，還包括有用于檢測(cè)太陽(yáng)能電池陣列輸出電壓的電池檢測(cè)電路，且該電池檢測(cè)電路連接在所述的太陽(yáng)能電池陣列輸出與控制芯片之間。該電池檢測(cè)電路對(duì)太陽(yáng)能電池陣列輸出電壓進(jìn)行檢測(cè)，一方面實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤閉環(huán)控制，另一方面，如果電池陣列輸出電壓低于最小值時(shí)，閉鎖驅(qū)動(dòng)脈沖。

進(jìn)一步優(yōu)選，還包括有用于構(gòu)成閉環(huán)控制控制調(diào)制比以及過(guò)流保護(hù)的輸出電壓和電流檢測(cè)電路，且該輸出電壓和電路檢測(cè)電路連接在濾波器輸出端與控制芯片之間。

作為上述任一方案的優(yōu)選，還包括有與控制芯片相連并用于欠壓及過(guò)流警告的報(bào)警電路，該報(bào)警電路在太陽(yáng)能電池陣列輸出電壓低于允許值或?yàn)V波器輸出電壓、電流高于允許值時(shí)發(fā)出警報(bào)。當(dāng)對(duì)濾波器輸出電壓、電流進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，一方面可以構(gòu)成輸出電壓閉環(huán)控制，另一方面當(dāng)輸出電流過(guò)載時(shí)，閉鎖驅(qū)動(dòng)脈沖，由報(bào)警電路發(fā)出警報(bào)。

作為上述任一方案的優(yōu)選，還包括有與控制芯片相連并用于顯示太陽(yáng)能電池陣列輸出電壓值、濾波器輸出電壓值和輸出電流值的顯示電路。

作為上述任一方案的優(yōu)選，還包括有與控制芯片相連并用于設(shè)定濾波器輸出電壓值和輸出頻率的鍵盤(pán)電路。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：該獨(dú)立式光伏發(fā)電裝置通過(guò)串聯(lián)型Z源逆變器代替兩級(jí)式變換器，將太陽(yáng)能光伏陣列輸出的直流電壓逆變成頻率穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定的交流電，經(jīng)濾波后供給交流負(fù)載，硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且運(yùn)行效率高；此外，串聯(lián)型Z源逆變器具有變換效率高，工作時(shí)電磁干擾小，輸出波形無(wú)畸變，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，可適用于野外或孤島等需要獨(dú)立式光伏發(fā)電的場(chǎng)合，也可作為應(yīng)急交流電源，還可以作為新能源并網(wǎng)發(fā)電的一部分，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中的串聯(lián)型Z源逆變器主電路結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

如圖1所示，本實(shí)施例的串聯(lián)型Z源逆變器為單相全橋式逆變器，是一種常規(guī)結(jié)構(gòu)，在此不再詳細(xì)描述。如需對(duì)三相交流負(fù)載供電，則可采用三相逆變半橋電路。

如圖2所示，該基于串聯(lián)型Z源逆變器的獨(dú)立式光伏發(fā)電裝置包括太陽(yáng)能電池陣列輸出1、串聯(lián)型Z源逆變器2、濾波器3、負(fù)載4、電池檢測(cè)電路5、驅(qū)動(dòng)電路6、輸出電壓和電流檢測(cè)電路7、工作電源8、控制芯片9、報(bào)警電路10、顯示電路11、時(shí)鐘晶振12和鍵盤(pán)電路13。工作電源8由單獨(dú)一塊太陽(yáng)能電池組件供電，工作電源8給顯示電路11、鍵盤(pán)電路13、報(bào)警電路10提供5V電源，給控制芯片提供3.3V電源，工作電源8給驅(qū)動(dòng)電路6提供15V驅(qū)動(dòng)電源。太陽(yáng)能控制芯片型號(hào)為T(mén)MS320LF2407，驅(qū)動(dòng)電路6采用半橋?qū)Ｓ眉沈?qū)動(dòng)芯片IR2110，濾波器3采用LC低通濾波器，時(shí)鐘晶振12用來(lái)設(shè)定控制芯片9的工作頻率。