[发明专利]一种光伏逆变器的电流转换单元控制板

说明书

技术领域

本发明涉及一种电流转换(DC/AC，直、交流转换)单元控制板，特别是涉及一种光伏逆变器的电流转换(DC/AC)单元控制板。 

背景技术

光伏逆变器是光伏并网发电系统的核心技术之一，但是由于光伏系统本身的分布结构和功率容量不一样，光伏逆变器的拓朴结构也是各不相同的。对于建设在荒漠或者开阔地带的大型光伏电站，一般需要和高压输电网并联，通过输电网输送，降压后再供给用电负载。有的方案中，由于单个电流转换(DC/AC)单元自身功率容量的限制，通常需要多个DC/AC单元进行串联和并联的组合。由此可见，用于光伏逆变器的DC/AC单元是构成大功率光伏逆变器的基本单元，DC/AC单元的可靠性关乎整个设备的可靠性，对于DC/AC单元的设计，业界基本的设计框架即典型的结构如图1所示。 

如图1所示，主控电路板通过逆变器单元控制电路板[或称电流转换(DC/AC)单元控制电路板]，在电流转换(DC/AC)单元中，直流母线电压从P和N处输入，直流电给电容C1充电，电容上的电压直接由Q1，Q2，Q3和Q4这四个IGBT器件组成的H桥来控制，Q1和Q4开通(Q3和Q2处于关闭状态)的时候，DC/AC单元的输出端T1，T2之间的电压就等于正的母线电压，当Q3和Q2开通(Q1和Q4处于关闭状态)的时候，DC/AC单元的输出端T1，T2之间的电压就等于负的母线电压。实际控制中，DC/AC单元控制电路板(图1中为逆变器单元控制电路板)接收来自光伏逆变器的主控电路板的命令(DC/AC单元控制电路板和主控电路板之间的通讯是利用光纤的数字通讯)实行对Q1，Q2，Q3和Q4的开通与关断控制。 

如前所述，DC/AC单元对光伏逆变器的可靠性能起着至关重要的作用，所以设计稳定可靠的DC/AC单元成为研发高可靠性光伏逆变器的重 要工作。实际应用中，DC/AC单元的可靠性并不尽如人意，通常工作不超过半年时间就需要更换维修，下面列举了DC/AC单元的两个主要故障： 

A、抗电磁干扰能力有限。光伏逆变器的各个DC/AC单元一直工作在高频、大电流和高电压的环境中，因此，DC/AC单元控制板的电磁工作环境非常恶劣。但是，每时每刻，DC/AC单元控制板必须保持和主控制板之间的正常通讯(接收对Q1，Q2，Q3和Q4的控制命令以及发送本地DC/AC单元的运行状态等，通讯不正常意味着DC/AC单元故障)。虽然目前所有现有产品是使用光纤作为DC/AC单元控制电路板和主控制电路板之间的物理通讯媒介，运行在光纤中的信号不受电磁辐射的干扰。但是因为DC/AC单元控制板自身是工作在恶劣的电磁辐射环境中，通讯信号在DC/AC单元控制板上有可能受到强干扰，造成对Q1，Q2，Q3和Q4的开关不正确，或者造成主控制板错误收取DC/AC单元的信息从而产生误判。 

B、IGBT器件组成的H桥工作温度太高导致DC/AC单元无法继续工作(特别是在沙漠等外部环境温度较高的工作地方)。由于H桥(Q1，Q2，Q3和Q4共四个IGBT器件组成)工作在频繁的导通和截止状态，开通和关闭的时候都会有一定的功率损耗，损耗的功率转化成热量会造成DC/AC单元的温度上升，如果DC/AC单元散热状况不好(整机换风通道出现问题，外部环境温度过高等因素均可能导致这种现象出现)，长时间运行后不可避免地造成工作温度过高从而损坏元器件的现象。IGBT器件的功率损耗与IGBT器件的驱动电压Vgs和IGBT器件的工作温度相关，增加IGBT器件的开通驱动电压Vge能减小IGBT器件开通时候的功率损耗，但开通电压不能无限制增加，当大于一定的值的时候会损坏IGBT器件自身。因此，综合考虑负载和寄生电感电容等因素的时候，一般情况下，目前IGBT器件的开通电压都是固定在一个厂家认为的安全值，但所谓的安全值并非使IGBT器件损耗最小的最佳值。 

发明内容

本发明的目的是提供一种光伏逆变器的电流转换(DC/AC)单元控制板，克服上述已有技术中容易出现的两个主要故障，一是增强电流转换(DC/AC)单元控制板的抗干扰能力，最大限度地减少电流转换(DC/AC) 单元控制板与主控制板通讯时候的电磁干扰影响；另一个目的是通过对电流转换(DC/AC)单元中的元器件(IGBT器件)的温度监测和元器件(IGBT器件)的特征曲线来调节元器件(IGBT器件)的开通电压，使元器件(IGBT器件)的开通损耗达到最优。 

为达到上述的目的，本发明的技术解决方案是：