專利名稱：一種光伏發(fā)電穩(wěn)壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電穩(wěn)壓裝置，特別是關(guān)于一種電力供電系統(tǒng)中的光伏發(fā)電穩(wěn)壓
直O(jiān)
背景技術(shù)：
在用電的高峰期，電網(wǎng)的電壓一般會(huì)比正常電壓低，這種情況叫電網(wǎng)欠壓。特別是在電網(wǎng)的末端，在城市的郊區(qū)和一些偏遠(yuǎn)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，由于電網(wǎng)的建設(shè)不完善或沒(méi)有足夠的冗余度以及監(jiān)控和支持，電網(wǎng)電壓會(huì)比正常電壓低10%或者更低。在電壓欠壓的情況下，可能導(dǎo)致用電設(shè)備(如家用電器)不能正常工作，比如用電設(shè)備的轉(zhuǎn)換效率會(huì)非常低。如果電壓欠壓太嚴(yán)重，特別是超過(guò)10%的情況下，極有可能損壞用電設(shè)備。國(guó)夕卜的M. R. Ahmed禾口M. Alam在“Design of a switch mode AC voltageregulator with improved performance, " (Power Electronics,2006. IICPE 2006. India International Conference on, IEEE, 2006, p. 203-207) 一文中利用穩(wěn)壓器來(lái)穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，穩(wěn)壓器從電力不穩(wěn)的電網(wǎng)中獲取能量，用于補(bǔ)償電網(wǎng)的電壓并把電網(wǎng)的電壓提高到正常水平然后給負(fù)載供電。然而這種穩(wěn)壓系統(tǒng)大大降低了供電系統(tǒng)的效率，通常只有最高 65%的效率。負(fù)載的供電電壓雖然暫時(shí)被穩(wěn)定了，但電網(wǎng)向負(fù)載供電的效率被降低了，導(dǎo)致更多的電能需要從電網(wǎng)中獲取和消耗，從而增加了電費(fèi)；還有從電壓欠壓的電網(wǎng)中提取過(guò)多的電能可能會(huì)導(dǎo)致欠壓的情況更嚴(yán)重，對(duì)電網(wǎng)及負(fù)載產(chǎn)生沖擊作用及相反的效果。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種能利用新能源光伏發(fā)電，又能調(diào)節(jié)電網(wǎng)的電能質(zhì)量，并且能為如家庭、寫(xiě)字樓、工廠等負(fù)載提供全天候的長(zhǎng)期穩(wěn)定工作電源的光伏發(fā)電穩(wěn)壓裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種光伏發(fā)電穩(wěn)壓裝置，其特征在于它包括一光伏發(fā)電系統(tǒng)、一最大功率點(diǎn)跟蹤控制器、一交直流切換開(kāi)關(guān)、一系統(tǒng)控制器、 一電網(wǎng)、一可控電力變流器、一 LC低通濾波器、一隔離變壓器、一負(fù)載和一電壓傳感器；所述光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的直流電源經(jīng)所述最大功率點(diǎn)跟蹤控制器后分別輸入所述交直流切換開(kāi)關(guān)的直流電源輸入端，及所述系統(tǒng)控制器內(nèi)，所述交直流切換開(kāi)關(guān)的交流電源輸入端連接所述電網(wǎng)，所述交直流切換開(kāi)關(guān)輸出端連接所述可控電力變流器輸入端；所述可控電力變流器的輸出端經(jīng)所述LC低通濾波器后連接所述隔離變壓器的初級(jí)繞組，所述隔離變壓器的二級(jí)繞組與所述電網(wǎng)和負(fù)載串聯(lián)；所述負(fù)載側(cè)經(jīng)所述電壓傳感器連接所述系統(tǒng)控制器，所述系統(tǒng)控制器控制所述交直流切換開(kāi)關(guān)和可控電力變流器工作。所述系統(tǒng)控制器包括一太陽(yáng)能輸出功率偵測(cè)器、一信號(hào)發(fā)生器、一三角波信號(hào)發(fā)生器和一 PWM發(fā)生器；所述太陽(yáng)能輸出功率偵測(cè)器的輸入端連接所述最大功率點(diǎn)跟蹤控制器，輸出端分別連接所述交直流切換開(kāi)關(guān)和信號(hào)發(fā)生器的輸入端；所述信號(hào)發(fā)生器輸出的信號(hào)乘以所述電壓傳感器輸出電壓與預(yù)先設(shè)定參考電壓的差值，得到的信號(hào)依次輸入所述三角波信號(hào)發(fā)生器和PWM發(fā)生器后，得到的控制信號(hào)輸入所述可控電力變流器。所述隔離變壓器采用50赫茲的1 1的隔離變壓器。所述可控電力變流器包括四個(gè)橋接的雙向可控半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件，每個(gè)所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件均由四個(gè)快恢復(fù)二極管組和一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管組成，四個(gè)所述二極管橋接后，其共陽(yáng)極連接所述場(chǎng)效應(yīng)管的源極，共陰極連接所述場(chǎng)效應(yīng)管的漏極，所述場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接所述系統(tǒng)控制器中的PWM發(fā)生器。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明由于采用包括光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤控制器、交直流切換開(kāi)關(guān)、系統(tǒng)控制器、可控電力變流器、LC低通濾波器和隔離變壓器的光伏發(fā)電穩(wěn)壓裝置，可控電力變流器在系統(tǒng)控制器控制下可以將直流電源或交流電源轉(zhuǎn)換成另一交流電源，為負(fù)載供電，這樣不僅能有效地保證負(fù)載電壓的穩(wěn)定，調(diào)節(jié)了電網(wǎng)的電能質(zhì)量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了全天候長(zhǎng)期穩(wěn)定為負(fù)載供電。2、本發(fā)明由于采用可控電力變流器能將直流電源轉(zhuǎn)換成交流電源，也能將電網(wǎng)的交流電源轉(zhuǎn)換成另一較小電壓的交流電源，在系統(tǒng)控制器控制下，使得可控電力變流器能在同一變流器拓?fù)渖蠈?shí)現(xiàn)兩種模式的切換，這樣大大節(jié)省了電路成本。3、本發(fā)明由于可控電力變流器采用四個(gè)橋接的雙向?qū)ǖ目煽匕雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)器件，每個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件均由四個(gè)橋接的快恢復(fù)二極管和一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管組成，當(dāng)本發(fā)明在交流工作模式時(shí)，流經(jīng)該可控電力變流器的交流電降壓不經(jīng)過(guò)整流和逆變，從而大大提高了可控電力變流器的轉(zhuǎn)換效率。4、本發(fā)明的光伏發(fā)電穩(wěn)壓裝置是串聯(lián)在負(fù)載和電網(wǎng)之間，因此，本發(fā)明的光伏發(fā)電穩(wěn)壓裝置還以對(duì)電網(wǎng)起到無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔?。本發(fā)明可以廣泛在電力供電系統(tǒng)中應(yīng)用，特別是家庭，公司，工廠等小型供電系統(tǒng)。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的光伏發(fā)電系統(tǒng)向電網(wǎng)和負(fù)載提供電能時(shí)的運(yùn)行示意圖；圖3(1) 圖3(4)是本發(fā)明利用電網(wǎng)本身的電能調(diào)節(jié)電網(wǎng)欠壓的運(yùn)行示意圖及電流流向；圖4(1) 圖4(4)是本發(fā)明利用電網(wǎng)本身的電能調(diào)節(jié)電網(wǎng)過(guò)高電壓的運(yùn)行示意圖與電流流向；圖5(a) 圖5(d)是本發(fā)明利用電網(wǎng)本身的電能調(diào)節(jié)電網(wǎng)過(guò)高電壓的運(yùn)行效果圖；其中圖5(a)為負(fù)載電流曲線圖；圖5(b)是電網(wǎng)電壓、負(fù)載電壓和可控電力變流器電壓曲線圖，黑實(shí)線為電網(wǎng)電壓，平穩(wěn)小虛線為可控電力變流器電壓，虛線為負(fù)載電壓；圖5(c) 是可控半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件S2端電壓；圖5(d)是可控半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件S4端電壓。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。本發(fā)明針對(duì)一般的光伏發(fā)電系統(tǒng)只能白天有陽(yáng)光時(shí)工作，到了晚上就無(wú)法繼續(xù)給負(fù)載提供電力，還有電網(wǎng)提供的電壓會(huì)出現(xiàn)欠壓或偏高的情況。提出了一種用于連接光伏發(fā)電系統(tǒng)、交流電網(wǎng)(AC電網(wǎng))和負(fù)載的電路；即可以用光伏發(fā)電系統(tǒng)單獨(dú)向負(fù)載供電，也可以利用光伏發(fā)電系統(tǒng)和AC電網(wǎng)同時(shí)向負(fù)載供電，并全天候地向負(fù)載提供一個(gè)高效率、可靠、穩(wěn)定的AC電源。
如圖1所示，本發(fā)明包括一光伏發(fā)電系統(tǒng)1、一光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤控制器(MPPT)2、一交直流切換開(kāi)關(guān)3、一系統(tǒng)控制器4、一電網(wǎng)5、一可控電力變流器6、一 LC 低通濾波器7、一隔離變壓器8、一負(fù)載9和一電壓傳感器10。光伏發(fā)電系統(tǒng)1輸出的直流電源經(jīng)MPPT 2后分別輸入交直流切換開(kāi)關(guān)3的直流電源輸入端DCin，以及系統(tǒng)控制器4內(nèi)，其中MPPT 2用于提高光伏發(fā)電系統(tǒng)1的電力輸出效率。交直流切換開(kāi)關(guān)3的交流電源輸入端ACin連接電網(wǎng)5，其輸出端Out連接可控電力變流器6的輸入端?？煽仉娏ψ兞髌?的輸出端經(jīng)LC低通濾波器7后連接隔離變壓器8 的初級(jí)繞組，隔離變壓器8的二級(jí)繞組與電網(wǎng)5和負(fù)載9串聯(lián)。負(fù)載9側(cè)還經(jīng)一電壓傳感器10連接系統(tǒng)控制器4，系統(tǒng)控制器4根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)1及電壓傳感器10傳輸?shù)碾妷盒盘?hào)控制交直流切換開(kāi)關(guān)3和可控電力變流器6工作。上述實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器4通過(guò)光伏發(fā)電系統(tǒng)1的輸出功率來(lái)控制交直流切換開(kāi)關(guān)3在市電電網(wǎng)5和光伏發(fā)電系統(tǒng)1之間進(jìn)行切換，系統(tǒng)控制器4包括一太陽(yáng)能輸出功率偵測(cè)器11、一信號(hào)發(fā)生器12、一三角波信號(hào)發(fā)生器13和一 PWM發(fā)生器14。太陽(yáng)能輸出功率偵測(cè)器11的輸入端連接MPPT 2，輸出端分別連接交直流切換開(kāi)關(guān)3和信號(hào)發(fā)生器12的輸入端；信號(hào)發(fā)生器12輸出的信號(hào)乘以電壓傳感器10輸出電壓與預(yù)先設(shè)定參考電壓的差值，得到的信號(hào)依次輸入三角波信號(hào)發(fā)生器13和PWM發(fā)生器14后，得到的控制信號(hào)輸入可控電力變流器6。太陽(yáng)能輸出功率偵測(cè)器11接收到MPPT 2輸出的電壓電流信號(hào)，當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng) 1的輸出功率大于預(yù)先的設(shè)定值時(shí)，太陽(yáng)能輸出功率偵測(cè)器11輸出一個(gè)控制信號(hào)使得交直流切換開(kāi)關(guān)3切換到直流電源輸入端DCin與輸出端Out連接模式，同時(shí)，該控制信號(hào)輸入信號(hào)發(fā)生器12內(nèi)，使信號(hào)發(fā)生器12產(chǎn)生一個(gè)同電網(wǎng)5信號(hào)同相位的正弦信號(hào)，正弦信號(hào)乘以負(fù)載9兩端的電壓同參考電壓的差值，得到的信號(hào)再同三角波信號(hào)發(fā)生器13產(chǎn)生的三角波進(jìn)行比較后輸入PWM發(fā)生器14內(nèi)得到SPWM信號(hào)，由SPWM信號(hào)來(lái)控制可控電力變流器6 工作。當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)1輸出功率小于預(yù)先的設(shè)定值時(shí)，太陽(yáng)能輸出功率偵測(cè)器11輸出一個(gè)控制信號(hào)使得交直流切換開(kāi)關(guān)3切換到交流電源輸入端ACin與輸出端Out連接模式，同時(shí)，該控制信號(hào)輸入信號(hào)發(fā)生器12內(nèi)，使信號(hào)發(fā)生器12產(chǎn)生一個(gè)常數(shù)信號(hào)，該常數(shù)信號(hào)乘以負(fù)載9兩端的電壓同參考電壓的差值，得到的信號(hào)再同三角波信號(hào)發(fā)生器13產(chǎn)生的三角波進(jìn)行比較后，輸入PWM發(fā)生器14內(nèi)得到PWM信號(hào)，由PWM信號(hào)來(lái)控制可控電力變流器6 工作。上述各實(shí)施例中，可控電力變流器6由四個(gè)橋接的雙向可控半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件Sl S4構(gòu)成，每個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件S均由四個(gè)快恢復(fù)二極管Dl D4和一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET組成，四個(gè)二極管Dl D4橋接后，其共陽(yáng)極連接場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET的源極，共陰極連接場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET的漏極，場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET的柵極連接系統(tǒng)控制器4中的PWM發(fā)生器14。這樣，通過(guò)四個(gè)橋接的二極管Dl D4可以使得場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET有雙向?qū)ǖ牧鲃?dòng)電流。其中，場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET還可以采用IGBT代替。上述各實(shí)施例中，隔離變壓器8采用50赫茲的1 1的隔離變壓器。系統(tǒng)控制器4根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)1為本發(fā)明的光伏發(fā)電穩(wěn)壓裝置提供直流電源， 以及電壓傳感器10采集到的負(fù)載9兩端電壓信號(hào)，控制交直流切換開(kāi)關(guān)3和可控電力變流器6。在系統(tǒng)控制器4的控制下，交直流切換開(kāi)關(guān)3每次只能在直流電源輸入端DCin和交流電源輸入端ACin中選擇一個(gè)與輸出端Out連接，或選擇把輸入端與輸出端Out斷開(kāi)，系統(tǒng)控制器4根據(jù)不同的工作模式控制交直流切換開(kāi)關(guān)3選擇適當(dāng)?shù)倪B接方式。在系統(tǒng)控制器4的控制下，四個(gè)可控半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件Sl S4把可控電力變流器6輸入端的直流電源或交流電源轉(zhuǎn)換成另一交流電能輸出，經(jīng)LC低通濾波器7截止可控電力變流器6產(chǎn)生的高頻成分后輸入隔離變壓器8，由于隔離變壓器8的初級(jí)繞組與二級(jí)繞組是隔離的，這樣使得隔離變壓器8初級(jí)繞組端的直流電無(wú)法流向二級(jí)繞組，并且只有交流電能可以流向電網(wǎng)5 和負(fù)載9。上述各實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器4可以是基于FPGA、DSP、ARM、單片機(jī)或計(jì)算機(jī)等開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)，包含了電壓采集及電流采集等功能；產(chǎn)生控制信號(hào)給所有可控開(kāi)關(guān)，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇不同的工作模式和實(shí)現(xiàn)工作模式的轉(zhuǎn)換。基于上述各實(shí)施例，本發(fā)明的光伏發(fā)電穩(wěn)壓裝置具有以下三種不同的工作模式第一種工作模式通過(guò)系統(tǒng)控制器4將光伏發(fā)電系統(tǒng)1輸出的直流電源與電網(wǎng)5 輸出的交流電串聯(lián)后，向負(fù)載9提供穩(wěn)定的電壓。在第一種工作模式下光伏發(fā)電系統(tǒng)1輸出的直流電源經(jīng)過(guò)MPPT 2、可控電力變流器6、LC低通濾波器7和隔離變壓器8后，可以被用于補(bǔ)償電網(wǎng)5的欠壓電壓并把電壓穩(wěn)定在負(fù)載9額定的工作范圍內(nèi)，不從電網(wǎng)端抽取多余的電力，保證了電網(wǎng)5供電的效率；在某些情況下，電網(wǎng)5的電壓嚴(yán)重超過(guò)負(fù)載9的工作電壓，光伏發(fā)電系統(tǒng)1輸出的直流電源經(jīng)過(guò)MPPT 2、可控電力變流器6、LC低通濾波器7和隔離變壓器8后，也可以被用于抵消電網(wǎng) 5過(guò)高的電壓以保證負(fù)載9的安全。第二種工作模式利用直流電源或電網(wǎng)交流電源中的一種電源向負(fù)載9穩(wěn)定供電的工作模式，即利用光伏發(fā)電系統(tǒng)1輸出的直流電源經(jīng)過(guò)可控電力變流器6、LC低通濾波器 7和隔離變壓器8單獨(dú)向負(fù)載9供電，或利用光伏發(fā)電系統(tǒng)1輸出的直流電源經(jīng)過(guò)可控電力變流器6、LC低通濾波器7和隔離變壓器8單獨(dú)向電網(wǎng)5輸電。在第二種工作模式下有兩種情況第一種情況是利用光伏發(fā)電系統(tǒng)1輸出的直流電源單獨(dú)給負(fù)載9供電并把多余的電量輸入電網(wǎng)5，也可以利用光伏發(fā)電系統(tǒng)1輸出的直流電源單獨(dú)給負(fù)載9供電并把電網(wǎng)5旁路；第二種情況是當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)1輸出的直流電源極度不足時(shí)，把該直流電源旁路，利用電網(wǎng)5本身的電力經(jīng)過(guò)可控電力變流器6、LC低通濾波器7和隔離變壓器8調(diào)節(jié)電網(wǎng)5過(guò)高或過(guò)低的電壓，以滿足負(fù)載9的運(yùn)行條件，此時(shí)， 經(jīng)過(guò)可控電力變流器6的交流電降壓不經(jīng)過(guò)整流和逆變，從而大大提高了可控電力變流器 6的轉(zhuǎn)換效率。第三種工作模式把本發(fā)明的光伏發(fā)電穩(wěn)壓裝置旁路輸出，即不經(jīng)過(guò)電力連接電路直接把電網(wǎng)5的交流電源和負(fù)載9連接。 在第三種工作模式下在光伏發(fā)電系統(tǒng)1輸出的直流電源嚴(yán)重不足，但是電網(wǎng)5能穩(wěn)定地滿足負(fù)載9運(yùn)行要求的情況下，把該直流電源旁路，不經(jīng)過(guò)任何電力調(diào)節(jié)，利用電網(wǎng) 5直接給負(fù)載9供電。 本發(fā)明在使用時(shí)，當(dāng)利用光伏發(fā)電系統(tǒng)1給電網(wǎng)5和負(fù)載9供電時(shí)(如圖2所示)， 交直流切換開(kāi)關(guān)3把MPPT 2與可控電力變流器6連接，此時(shí)可控電力變流器6的輸入是直流電源，可控電力變流器6運(yùn)行在DC/AC(直流電源轉(zhuǎn)換成交流電源)的形式?？煽仉娏ψ兞髌?輸出的AC電源經(jīng)過(guò)LC低通濾波器7和隔離變壓器8，再與電網(wǎng)5的電壓疊加或相減以滿足負(fù)載9的運(yùn)行要求?？煽仉娏ψ兞髌?在此工作模式下的輸入電源永遠(yuǎn)是正電壓。當(dāng)本發(fā)明的可控電力變流器6運(yùn)行在AC/AC(交流電源轉(zhuǎn)換成另一交流電源)的形式時(shí)，即將電網(wǎng)5的交流電源轉(zhuǎn)換為另一較小電壓的交流電源。利用了電網(wǎng)5本身的電力經(jīng)過(guò)可控電力變流器6調(diào)節(jié)電網(wǎng)5過(guò)高或過(guò)低的電壓以滿足負(fù)載9的運(yùn)行要求(如圖3 和圖4所示)。此時(shí)，電網(wǎng)5的一部分電流直接流向負(fù)載9，一部分電流流入可控電力變流器6。當(dāng)電網(wǎng)5的電壓過(guò)低，可控電力變流器6從電網(wǎng)5提取一部份電能并經(jīng)過(guò)隔離變壓器 8的二級(jí)繞組疊加在電網(wǎng)5的電壓之上，以提供負(fù)8的額定工作電壓(如圖3(1) 圖3(4) 所示)。當(dāng)可控電力變流器6輸入端電壓是正電壓時(shí)，可控半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件S1、S2導(dǎo)通，電流經(jīng)過(guò)二極管D3、可控半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件Si、二極管D2、LC低通濾波器7、隔離變壓器8的初級(jí)繞組、二極管D14、可控半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件S2、二極管D15及電網(wǎng)5，此時(shí)隔離變壓器8初級(jí)繞組的內(nèi)置電感開(kāi)始充電(如圖3(1)所示)。斷開(kāi)可控半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件Si、導(dǎo)通可控半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件S2、S4，此時(shí)隔離變壓器8繞組的電感放電，電流經(jīng)過(guò)D14、S2、D15、D8、S4、D6、 LC低通濾波器7及隔離變壓器8的初級(jí)繞組(如圖3 (2)所示)。可控半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件Sl 和S4的開(kāi)關(guān)頻率被控制在10千赫茲以上，可控半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件S2在此工作情況下保持導(dǎo)通。當(dāng)可控電力變流器6的輸入電壓是負(fù)電壓時(shí)(如圖3(3)和圖3(4)所示)，經(jīng)過(guò)可控電力變流器6轉(zhuǎn)換到隔離變壓器8二級(jí)繞組上的電壓波形與電網(wǎng)5的電壓波形同相位及相加。當(dāng)電網(wǎng)的電壓過(guò)高時(shí)(如圖4(1) 圖4(4)所示)，可控電力變流器6從電網(wǎng)5提取一部份電能并經(jīng)過(guò)隔離變壓器8的二級(jí)繞組與電網(wǎng)5的電壓相抵，以達(dá)到負(fù)8的額定工作電壓。當(dāng)本發(fā)明的可控電力變流器6變流器運(yùn)行在AC/AC轉(zhuǎn)換模式下時(shí)(如圖5所示)。 負(fù)載9電流是一穩(wěn)定的值(如圖5 (a)所示)。在0. 25秒之前，電網(wǎng)5的電壓比負(fù)載9所需求的電壓高(如圖5(b)所示)，為了使負(fù)載9得到符合運(yùn)行要求的電壓，可控電力變流器6 輸出一個(gè)與電網(wǎng)5的電壓反相位的電壓，其數(shù)值是負(fù)載9電壓與電網(wǎng)5電壓的差。此時(shí)可控半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件S2處于高頻的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，而可控半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件S4是處于導(dǎo)通狀態(tài)。在 0. 25秒之后，電網(wǎng)5的電壓變?yōu)楸蓉?fù)載9所需求的電壓低(如圖5(b)所示)，為了使負(fù)載 9得到符合運(yùn)行要求的電壓，可控電力變流器6輸出一個(gè)與電網(wǎng)5的電壓同相位的電壓，其數(shù)值是負(fù)載9電壓與電網(wǎng)5電壓的差。此時(shí)可控半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件S4處于高頻的開(kāi)關(guān)狀態(tài)， 而可控半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件S2是處于導(dǎo)通狀態(tài)(如圖5(c)、圖5(d)所示)。由此可知，無(wú)論是在電網(wǎng)電壓過(guò)高或過(guò)低的情況，本發(fā)明都能為負(fù)載9提供穩(wěn)定的運(yùn)行電壓。綜上所述，本發(fā)明是采用光伏發(fā)電系統(tǒng)1做直流電源，需要增加MPPT 2在光伏發(fā)電系統(tǒng)1的末端，以便于最好地利用可轉(zhuǎn)換的太陽(yáng)能。從光伏發(fā)電系1得到的DC電源經(jīng)過(guò)可控電力變流器6變流后的AC電源可能包含了 DC的成分，本發(fā)明利用了一個(gè)1 1的50 赫茲隔離變壓器8把此AC電源中的DC成分隔離，只允許AC電能流向電網(wǎng)5和負(fù)載9，保證了注入電網(wǎng)5和負(fù)載9所用AC電力的質(zhì)量。上述各實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，各部件的結(jié)構(gòu)和連接方式都是可以有所變化的，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明原理對(duì)個(gè)別部件的連接和結(jié)構(gòu)進(jìn)行的改進(jìn)和等同變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求
1.一種光伏發(fā)電穩(wěn)壓裝置，其特征在于它包括一光伏發(fā)電系統(tǒng)、一最大功率點(diǎn)跟蹤控制器、一交直流切換開(kāi)關(guān)、一系統(tǒng)控制器、一電網(wǎng)、一可控電力變流器、一 LC低通濾波器、 一隔離變壓器、一負(fù)載和一電壓傳感器；所述光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的直流電源經(jīng)所述最大功率點(diǎn)跟蹤控制器后分別輸入所述交直流切換開(kāi)關(guān)的直流電源輸入端，及所述系統(tǒng)控制器內(nèi)，所述交直流切換開(kāi)關(guān)的交流電源輸入端連接所述電網(wǎng)，所述交直流切換開(kāi)關(guān)輸出端連接所述可控電力變流器輸入端；所述可控電力變流器的輸出端經(jīng)所述LC低通濾波器后連接所述隔離變壓器的初級(jí)繞組，所述隔離變壓器的二級(jí)繞組與所述電網(wǎng)和負(fù)載串聯(lián)；所述負(fù)載側(cè)經(jīng)所述電壓傳感器連接所述系統(tǒng)控制器，所述系統(tǒng)控制器控制所述交直流切換開(kāi)關(guān)和可控電力變流器工作。
2.如權(quán)利要求1所述的一種光伏發(fā)電穩(wěn)壓裝置，其特征在于所述系統(tǒng)控制器包括一太陽(yáng)能輸出功率偵測(cè)器、一信號(hào)發(fā)生器、一三角波信號(hào)發(fā)生器和一 PWM發(fā)生器；所述太陽(yáng)能輸出功率偵測(cè)器的輸入端連接所述最大功率點(diǎn)跟蹤控制器，輸出端分別連接所述交直流切換開(kāi)關(guān)和信號(hào)發(fā)生器的輸入端；所述信號(hào)發(fā)生器輸出的信號(hào)乘以所述電壓傳感器輸出電壓與預(yù)先設(shè)定參考電壓的差值，得到的信號(hào)依次輸入所述三角波信號(hào)發(fā)生器和PWM發(fā)生器后，得到的控制信號(hào)輸入所述可控電力變流器。
3.如權(quán)利要求1所述的一種光伏發(fā)電穩(wěn)壓裝置，其特征在于所述隔離變壓器采用50 赫茲的1 1的隔離變壓器。
4.如權(quán)利要求2所述的一種光伏發(fā)電穩(wěn)壓裝置，其特征在于所述隔離變壓器采用50 赫茲的1 1的隔離變壓器。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種光伏發(fā)電穩(wěn)壓裝置，其特征在于所述可控電力變流器包括四個(gè)橋接的雙向可控半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件，每個(gè)所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件均由四個(gè)快恢復(fù)二極管組和一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管組成，四個(gè)所述二極管橋接后，其共陽(yáng)極連接所述場(chǎng)效應(yīng)管的源極，共陰極連接所述場(chǎng)效應(yīng)管的漏極，所述場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接所述系統(tǒng)控制器中的PWM發(fā)生器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光伏發(fā)電穩(wěn)壓裝置，它包括光伏發(fā)電系統(tǒng)、最大功率點(diǎn)跟蹤控制器、交直流切換開(kāi)關(guān)、系統(tǒng)控制器、電網(wǎng)、可控電力變流器、LC低通濾波器、隔離變壓器、負(fù)載和電壓傳感器；光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的直流電源經(jīng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制器后分別輸入交直流切換開(kāi)關(guān)的直流電源輸入端，及系統(tǒng)控制器內(nèi)，交直流切換開(kāi)關(guān)的交流電源輸入端連接電網(wǎng)，交直流切換開(kāi)關(guān)輸出端連接可控電力變流器輸入端；可控電力變流器的輸出端經(jīng)LC低通濾波器后連接隔離變壓器的初級(jí)繞組，隔離變壓器的二級(jí)繞組與電網(wǎng)和負(fù)載串聯(lián)；負(fù)載側(cè)經(jīng)電壓傳感器連接系統(tǒng)控制器，系統(tǒng)控制器控制交直流切換開(kāi)關(guān)和可控電力變流器工作。本發(fā)明能有效地保證負(fù)載電壓的穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)全天候長(zhǎng)期穩(wěn)定為負(fù)載供電，可以廣泛在電力供電系統(tǒng)中應(yīng)用。
文檔編號(hào)H02J9/06GK102522813SQ20111043568
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者孔飛 申請(qǐng)人:孔飛, 聶贊相