[发明专利]光伏逆变器

说明书

技术领域

本发明属于光伏发电领域，具体涉及一种能将太阳能转换为电能的太阳能电池或其他系统的直流电转换成交流电的光伏逆变器。

背景技术

在跨入21世纪以来，人类正面临实现经济和社会可持续发展的重大挑战，在有限资源和环保严格要求的双重制约下发展经济已经成为了全球热点问题。而能源问题将更为突出，不仅表现在常规能源的匮乏不足，更重要的是化石能源的开发利用带来了一系列问题，如环境污染，温室效应等都与化石燃料有关。目前的环境问题，很大程度上是由于能源特别是化石能源的开发利用造成的，人类要解决这些能源问题，实现可持续发展，只能依靠科技进步，大规模地开发利用可再生洁净能源。

理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源无处不在。据预测，太阳能光伏发电在21世纪会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年，可再生能源在总能源结构中将占到30%以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10%以上；到2040年，可再生能源将占总能耗的50%以上，太阳能光伏发电将占总电力的20%以上；到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80%以上，太阳能发电将占到60%以上。这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。

发明内容

本发明针对现有技术存在的缺陷，提供了一种光伏逆变器，能够将太阳能吸收转化成电能，由直流电转换为交流电，以供家庭电器或者并网使用。

一种户用光伏并网逆变器，实现上述目的的技术方案是：包括控制板，底板，底座，其特征在于：所述底板安装在底座上，控制板安装在底板上；所述控制板以DSP芯片为核心，通过采集的电压电流信号与芯片内部的比较单元处理，计算后输出控制信号，通过数据线传到底板，经过光耦隔离后，产生控制IGBT开通或关断的PWM控制信号，底座为一个散热器，在逆变器工作时起到保护作用。整个逆变器的电路包括升压电路、逆变电路、滤波电路和控制电路，升压电路与逆变电路连接，逆变电路和滤波电路连接，控制电路对整个系统电路进行控制。升压电路采用BOOST升压电路结构，所述逆变电路采用全桥电压型逆变结构。控制电路实现对BOOST升压电路和逆变电路的控制。升压电路和逆变电路在控制电路的控制下协调运作。本发明采用了高性能的DSP数字信号处理芯片TMS320LF2406进行监控，能够快速、准确的对整机运行实施控制和监测，RS485通讯和人机交互界面也提高了整机的拓展性和实用性。

所述升压电路采用了BOOST电路结构，通过控制功率开关器件的导通关断占空比即可将光伏阵列输出电压提升至150V~550V左右。此外，经过对光伏阵列输出电压、电流的检测和DSP的最大功率跟踪控制可实现在不同的外界温度和日照条件下，最大可能的捕获光伏阵列的输出功率。

所述逆变电路为电压源输入型的全桥逆变电路，该结构具有逆变算法灵活，输出电能质量高的优点。四个开关器件分别反并联一个续流二极管，形成双桥臂的逆变系统。

所述滤波电路包括电感和滤波电容，它们的输出端与电网连接，输入端和逆变器连接。滤波电路的作用是减少逆变器输出电流，提高逆变器的输出电能质量。

所述控制电路采用了高性能的DSP数字信号处理芯片TMS320LF2406进行系统控制和监测。

本发明采用上述技术方案后，逆变器整机能够实现光伏阵列的最大功率跟踪，为电网提供谐波少，高质量的电能。整机运行稳定、可靠，整体效率高。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著进步：

1)、 IGBT 短路保护与欠驱动反馈补偿实现大功率的IGBT 异常状态保护，IGBT 驱动与保护的光纤编解码技术提高系统在大电流下的抗干扰能力；利用无感母线排和高寿命薄膜电容的集成结构减少di/dt 和du/dt 的冲击，实现大功率逆变器的高可靠、低损耗与长寿命。

2)、 低压输入(Vdc<40V)、大升压比(1:8)、高效变换(>98.5%)、低纹波的DC/DC 电路设计技术突破光伏发电系统在BIPV 场合应用的世界性难题，提高系统的安全性。

3)、 利用DSP 嵌入式系统+FPGA 协处理技术构建开发出32 位高精度三重化SVPWM 空间矢量计算、并网低谐波控制与重复控制、高精度快速MPPT 跟踪等核心算法的硬件化协处理技术，实现了数控系统实时性、高可靠性的重大突破，达到国际先进水平。