專利名稱：一種寬電壓輸入范圍的逆變器及其輸入級電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電能轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，具體涉及一種寬電壓輸入范圍的逆變器及其輸入級電路。
背景技術(shù)：
逆變器是一種將直流轉(zhuǎn)換為交流的轉(zhuǎn)換裝置。而并網(wǎng)逆變器是指將可再生能源產(chǎn)生的直流電能高效能的轉(zhuǎn)換為可并接至市電的與市電同頻率、同相位的交流 電的逆變器，并網(wǎng)逆變器一般包括光伏并網(wǎng)逆變器、風(fēng)能并網(wǎng)逆變器、燃料電池并網(wǎng)逆變器等。在很多并網(wǎng)逆變器中，如光伏并網(wǎng)逆變器，太陽能電池的輸出特性會隨著外部環(huán)境條件的變化而改變，在夜間太陽能電池輸出電壓接近O，太陽能電池最大功率點對應(yīng)電壓值，會隨著溫度、光照強(qiáng)度而發(fā)生變化；而且不同類型的太陽能電池(單晶、多晶、薄膜)的特性不同，最大功率點電壓與開路電壓值比例相差也較大；對于不同廠家生產(chǎn)的電池組件，由多個小的電池單元通過不同的串并聯(lián)得到較高的電壓值、電流值，而不同數(shù)量的太陽能電池單元串并聯(lián)組合得到的太陽能電池組件電壓、電流也不盡相同。因此，為適應(yīng)更多種型號的太陽能電池組件，需要逆變器具有一個較寬的輸入電壓范圍?，F(xiàn)有的逆變器，為滿足不同輸入電壓的要求，在逆變電路前設(shè)置電壓變換電路(升壓或降壓電路)，如圖I所示的光伏逆變器的降壓控制電路，通過驅(qū)動控制電路可以控制開關(guān)11、12的開閉，降壓(BUCK，BUCK電路即降壓電路)電路由功率開關(guān)11、二極管13、電感14和電容15構(gòu)成，當(dāng)輸入電壓過低時，開關(guān)11就會閉合旁路，使逆變器輸入級的直流母線直接與輸入短接來提高輸入電壓。但該降壓電路，輸入電壓的范圍較窄，對于低電壓的輸入仍然不能滿足逆變器的工作要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種寬電壓輸入范圍的逆變器輸入級電路，以解決現(xiàn)有技術(shù)中輸入電壓范圍窄，不能滿足逆變器的工作要求的問題。本發(fā)明實施例提供了一種寬電壓輸入范圍的逆變器輸入級電路，所述電路包括第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第一電感LI、采樣控制模塊、旁路開關(guān)Kl和模式選擇開關(guān)K2，所述第一開關(guān)管Ql的輸入端與輸入電壓正極相連，第一開關(guān)管的輸出端連接所述第一電感LI和所述第二開關(guān)管Q2，所述第二開關(guān)管的輸出端與逆變器輸入級的直流母線負(fù)端相連，第一電感LI的另一端連接輸入電壓的負(fù)極及逆變器輸入級的直流母線正端，所述采樣控制模塊采集輸入電路的電壓值并分別與第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2的控制端相連交替控制其開閉，所述模式選擇開關(guān)K2的模式選擇引腳與輸入電壓負(fù)極相連，模式選擇開關(guān)K2的模式I引腳連接逆變器輸入級的直流母線正端和旁路開關(guān)K1，旁路開關(guān)Kl的另一端連接連接輸入電壓的正極，模式選擇開關(guān)K2的模式2引腳連接逆變器輸入級的直流母線負(fù)端，旁路開關(guān)Kl和模式選擇開關(guān)K2的控制端與采樣控制模塊相連。本發(fā)明實施例還提供另一種寬電壓輸入范圍的逆變器，包括逆變器輸入級的直流母線模塊和逆變模塊，所述逆變器輸入級的直流母線模塊與逆變模塊相連，在直接母線模塊與輸入電路間還連接有輸入級電路，所述輸入級電路包括在直接母線模塊與輸入電路間還連接有輸入級電路，所述輸入級電路包括所述電路包括第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第一電感LI、采樣控制模塊、旁路開關(guān)Kl和模式選擇開關(guān)K 2，所述第一開關(guān)管Ql的輸入端與輸入電壓正極相連，第一開關(guān)管的輸出端連接第一電感LI和第二開關(guān)管Q2,第二開關(guān)管的輸出端與逆變器輸入級的直流母線負(fù)端相連，第一電感LI的另一端連接輸入電壓的負(fù)極及逆變器輸入級的直流母線正端，所述采樣控制模塊采集輸入電路的電壓值并分別與第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2的控制端相連交替控制其開閉，所述模式選擇開關(guān)K2的模式選擇引腳與輸入電壓負(fù)極相連，模式選擇開關(guān)K2的模式I引腳連接逆變器輸入級的直流母線正端和旁路開關(guān)K1，旁路開關(guān)Kl的另一端連接連接輸入電壓的正極，模式選擇開關(guān)K2的模式2引腳連接逆變器輸入級的直流母線負(fù)端，旁路開關(guān)Kl和模式選擇開關(guān)K2的控制端與采樣控制模塊相連。本發(fā)明實施例還提供了一種根據(jù)上述寬電壓輸入范圍的逆變器輸入級電路或上述寬電壓輸入范圍的逆變器實現(xiàn)寬電壓輸入的方法，所述方法包括如下步驟
所述采樣控制模塊采集輸入電路的電壓值；將采集的輸入電壓與逆變器輸入級的直流母線允許的電壓范圍進(jìn)行比較；當(dāng)采集的輸入電壓低于逆變器輸入級的直流母線允許的電壓范圍的最低電壓值時，采樣控制模塊提高第一開關(guān)管Ql的占空比值；當(dāng)采集的輸入電壓高于逆變器輸入級的直流母線允許的電壓范圍的最高電壓值時，采樣控制模塊減小第一開關(guān)管Ql的占空比值；當(dāng)采集的輸入電壓在逆變器輸入級的直流母線允許的電壓范圍內(nèi)時，采樣控制模塊控制旁路開關(guān)Kl導(dǎo)通，模式選擇開關(guān)K2切換至旁路模式。本發(fā)明實施例所述的寬電壓輸入范圍的逆變器輸入級電路，可由采樣控制模塊對第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2進(jìn)行周期性的開閉控制，當(dāng)控制第一開關(guān)管Ql導(dǎo)通、第二開關(guān)管Q2關(guān)閉時,輸入電壓對第一電感LI進(jìn)行充電，當(dāng)控制第二開關(guān)管Q2導(dǎo)通、第一開關(guān)管Ql關(guān)閉時，由第一電感LI對輸出負(fù)載進(jìn)行放電，當(dāng)由采樣控制模塊檢測到輸入電壓超過或者低于逆變器輸入級的直流母線允許的電壓范圍時，采樣控制模塊控制輸出控制脈沖的占空比，從使輸出電壓調(diào)整到逆變器輸入級的直流母線所允許的電壓值范圍，從而在較寬的電壓輸入范圍時，輸入級電路輸出電壓穩(wěn)定，使逆變器能夠正常工作，而當(dāng)輸入電壓值在逆變器輸入級的直流母線所允許的范圍內(nèi)時，控制模式選擇開關(guān)K2和旁路開關(guān)Kl形成通路，使輸入電壓直接加載于逆變器輸入級的直流母線上，從而降低電感LI、開關(guān)Ql、Q2上的損耗，提高逆變器效率。


圖I是本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)中的光伏逆變器的降壓控制電路結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明實施例一提供的寬電壓輸入范圍的逆變器輸入級電路圖；圖3為本發(fā)明實施例一提供的采樣控制模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實施例二提供的寬電壓輸入范圍的逆變器輸入級電路結(jié)構(gòu)圖；圖5為本發(fā)明實施例三提供的寬電壓輸入范圍的逆變器輸入級電路結(jié)構(gòu)圖6為本發(fā)明第三實施例提供的寬電壓輸入范圍的逆變器輸入級電路結(jié)構(gòu)交錯控制示意圖；圖7為本發(fā)明第四實施例提供的寬電壓輸入范圍的逆變器電路示意圖；圖8為本發(fā)明實施第五實施例提供的寬電壓輸入范圍的實現(xiàn)方法流程示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實施例一
圖2示出了本發(fā)明實施例提供的寬電壓輸入范圍的逆變器輸入級電路結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實施例相關(guān)的部分，詳述如下。本實施例所述逆變器輸入級電路，包括第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第一電感LI、采樣控制模塊、旁路開關(guān)Kl和模式選擇開關(guān)K 2，所述第一開關(guān)管Ql的輸入端與輸入電壓正極相連，第一開關(guān)管的輸出端連接第一電感LI和第二開關(guān)管Q2，第二開關(guān)管的輸出端與逆變器輸入級的直流母線負(fù)端相連，第一電感LI的另一端連接輸入電壓的負(fù)極及逆變器輸入級的直流母線正端，所述采樣控制模塊采集輸入電路的電壓值并分別與第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2的控制端相連交替控制其開閉，所述模式選擇開關(guān)K2的模式選擇引腳與輸入電壓負(fù)極相連，模式選擇開關(guān)K2的模式I引腳連接逆變器輸入級的直流母線正端和旁路開關(guān)Kl，旁路開關(guān)Kl的另一端連接連接輸入電壓的正極，模式選擇開關(guān)K2的模式2引腳連接逆變器輸入級的直流母線負(fù)端，旁路開關(guān)Kl和模式選擇開關(guān)K2的控制端與采樣控制模塊相連。按照上述寬電壓輸入范圍的逆變器的輸入級電路，可以根據(jù)輸入的電壓靈活調(diào)整第一開關(guān)管Ql和第二開關(guān)管Q2的交替開閉的占空比，從而使電路進(jìn)入到相應(yīng)的升壓模式或者降壓模式，其工作原理如下整個控制周期t包括tl和t2兩部分，控制周期的前部分時間tl中，第一開關(guān)管Ql導(dǎo)通，第二開關(guān)管Q2截止,輸入電壓經(jīng)過第一開關(guān)管向第一電感LI充電,此時負(fù)載由與其并聯(lián)的電容放電提供能量，在控制周期的后部分時間t2內(nèi)，第一開關(guān)管Ql截止，第二開關(guān)管Q2導(dǎo)通,此時,輸入電壓停止向第一電感LI充電,第一電感經(jīng)過前部分時間tl的充電后，在后部分時間t2內(nèi)由第一電感LI對負(fù)載進(jìn)行放電。此處選用第二開關(guān)管Q2而不用普通的續(xù)流的目的在于，開關(guān)管導(dǎo)通時壓降小，可以減小逆變器的電壓轉(zhuǎn)換時引起的功率損耗，提高輸入級電路的電壓轉(zhuǎn)換效率。通過調(diào)整第一開關(guān)管的占空比值，即可實現(xiàn)對輸入級電路的輸出的電壓值，從而使其保持在逆變器輸入級的直流母線所允許的電壓范圍內(nèi)。從而在較寬的電壓輸入范圍時，輸入級電路輸出電壓穩(wěn)定，使逆變器能夠正常工作，而當(dāng)輸入電壓值在逆變器輸入級的直流母線所允許的范圍內(nèi)時，控制模式選擇開關(guān)K2和旁路開關(guān)Kl形成通路，使輸入電壓直接加載于逆變器輸入級的直流母線上，從而降低電感LI、開關(guān)Q1、Q2上的損耗，提高逆變器效率。實施例二 如圖3所示，為本發(fā)明第二實施例提供的寬電壓輸入范圍的逆變器輸入級電路結(jié)構(gòu)示意圖，詳述如下本實施例所述寬電壓輸入范圍的逆變器輸入級電路，包括第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第一電感LI、采樣控制模塊、旁路開關(guān)K1、模式選擇開關(guān)K2和濾波電容Cl。所述第一開關(guān)管Ql的輸入端與輸入電壓正極相連,第一開關(guān)管的輸出端連接第一電感LI和第二開關(guān)管Q2，第二開關(guān)管的輸出端與逆變器輸入級的直流母線負(fù)端相連，第一電感LI的另一端連接輸入電壓的負(fù)極及逆變器輸入級的直流母線正端，所述采樣控制模塊采集輸入電路的電壓值并分別與第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2的控制端相連交替控制其開閉；所述第一開關(guān)管Ql和第二開關(guān)管Q2分別并聯(lián)有一個二極管，二極管的陰極與其并聯(lián)的開關(guān)管的輸入端相連，二極管的陽極與其并聯(lián)開關(guān)管的輸出端相連；所述模式選擇開關(guān)K2的模式選擇引腳與輸入電壓負(fù)極相連，模式選擇開關(guān)K2的模式I引腳連接逆變器輸入級的直流母線正端和旁路開關(guān)K1，旁路開關(guān)Kl的另一端連接連接輸 入電壓的正極，模式選擇開關(guān)K2的模式2引腳連接逆變器輸入級的直流母線負(fù)端，旁路開關(guān)Kl和模式選擇開關(guān)K2的控制端與采樣控制模塊相連；所述濾波電容Cl的一端連接輸入電壓正極，另一端連接輸入電壓的負(fù)極。其中，所述采樣控制模塊如圖4所示，其包括采樣模塊31、控制器32、調(diào)制電路33，經(jīng)由控制器32計算處理后發(fā)出相應(yīng)的控制命令至調(diào)制電路33，由調(diào)制電路33驅(qū)動對應(yīng)的第一開關(guān)管Ql和第二開關(guān)管Q2。所述采樣模塊31將采集到的數(shù)據(jù)包括輸入電壓值、輸入電流值、輸出電壓值等，根據(jù)輸入電壓的大小，控制器計算脈寬調(diào)制輸出控制信號的脈寬，使輸出電壓值在逆變器輸入級的直流母線所允許的范圍內(nèi)。采樣輸出電壓值的目的在于比較控制器計算的理論輸出的電壓值與實際輸出的電壓值是否有差別，如果有差別，則可以再進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，另外，采樣輸入電流的目的在于可以計算得到輸入功率值，通過控制輸出輸入級電路，使輸入電壓端的電池等工作在最大輸出功率狀態(tài)。所述第一開關(guān)管Ql和第二開關(guān)管Q2分別并聯(lián)有一個二極管，二極管的陰極與其并聯(lián)的開關(guān)管的輸入端相連，二極管的陽極與其并聯(lián)開關(guān)管的輸出端相連；該二極管的作用在于，在輸入電壓過大時，二極管本身反向擊穿，從而保護(hù)第一開關(guān)管Ql和第二開關(guān)管Q2免受:損壞，提聞?wù)麄€輸入級電路的使用壽命。而將模式選擇開關(guān)K2的模式選擇引腳與輸入電壓負(fù)極相連，模式選擇開關(guān)K2的模式I引腳連接逆變器輸入級的直流母線正端和旁路開關(guān)K1，旁路開關(guān)Kl的另一端連接連接輸入電壓的正極，模式選擇開關(guān)K2的模式2引腳連接逆變器輸入級的直流母線負(fù)端，旁路開關(guān)Kl和模式選擇開關(guān)K2的控制端與采樣控制模塊相連。該結(jié)構(gòu)設(shè)置的目的在于，當(dāng)輸入電壓值的大小在逆變器輸入級的直流母線所允許的電壓范圍內(nèi)時，可以由采樣控制模塊控制旁路開關(guān)Kl閉合，模式選擇開關(guān)K2連接模式2引腳，這樣，輸入電壓直接經(jīng)過旁路輸出到逆變器輸入級的直流母線，減少輸入級電路功率損耗，提高逆變器輸入級轉(zhuǎn)換效率。另外，在輸入電壓正負(fù)級間并聯(lián)一個電容Cl的目的在于，為克服降壓電路或升壓電路輸入電流不連續(xù)的問題，在輸入級電路前加上該電路對輸入電壓可以起到平滑和濾波的作用。本實施例為對實施例一的進(jìn)一步完善，通過并聯(lián)二極管的結(jié)構(gòu)形式，進(jìn)一步提高輸入級電路的使用壽命，在輸入級電路前并聯(lián)電容，可以對輸入的電壓起來平滑濾波的作用。
實施例三如圖5所示，本發(fā)明實施例所述的寬電壓輸入范圍的逆變器輸入級電路結(jié)構(gòu)示意圖，詳述如下本實施例所述寬電壓輸入范圍的逆變器輸入級電路，包括第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3和第四開關(guān)管Q4、第二電感L2、第一電感LI、采樣控制模塊、旁路開關(guān)K1、模式選擇開關(guān)K2、濾波電容Cl、輸出電容C2、第三開關(guān)管Q3和第四開關(guān)管Q4和第二電感L2,所述第一開關(guān)管Ql的輸入端與輸入電壓正極相連,第一開關(guān)管的輸出端連接第一電感LI和第二開關(guān)管Q2，第二開關(guān)管的輸出端與逆變器輸入級的直流母線負(fù)端相連，第一電感LI的另一端連接輸入電壓的負(fù)極及逆變器輸入級的直流母線正端，第二電感L2的一端連接逆變器輸入級的直流母線正端，第二電感L2的另一端連接第三開關(guān)管Q3的輸出端與第四開關(guān)管Q4的輸入端，第三開關(guān)管Q3的輸入端連接輸入電壓的正極，第四開關(guān)管Q4的輸出端與逆變器輸入級的直流母線負(fù)端相連，在第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3和第四開關(guān)管Q4分別并聯(lián)有二極管，二極管的陰極與其并聯(lián)的開關(guān)管的輸入端相 連，二極管的陽極與其并聯(lián)開關(guān)管的輸出端相連，第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3和第四開關(guān)管Q4的控制端與采集控制模塊相連，第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3和第四開關(guān)管Q4由采樣控制模塊交替控制其開閉；所述模式選擇開關(guān)K2的模式選擇引腳與輸入電壓負(fù)極相連，模式選擇開關(guān)K2的模式I引腳連接逆變器輸入級的直流母線正端和旁路開關(guān)K1，旁路開關(guān)Kl的另一端連接連接輸入電壓的正極，模式選擇開關(guān)K2的模式2引腳連接逆變器輸入級的直流母線負(fù)端，旁路開關(guān)Kl和模式選擇開關(guān)K2的控制端與米樣控制模塊相連；所述濾波電容Cl的一端連接輸入電壓正極,另一端連接輸入電壓的負(fù)極，輸出電容C2連接輸出端的正負(fù)極。圖6為本發(fā)明實施例所對應(yīng)的交錯控制的寬電壓輸入范圍的逆變器的輸入級電路示意圖，整個交錯控制周期為T，包括T1、T2、T3、T4四個部分，其交錯控制過程如下如圖A所示，在Tl時間段內(nèi)，此時采樣控制模塊控制第一開關(guān)管Q1、第四開關(guān)管Q4閉合，第二開關(guān)管Q2和第三開關(guān)管Q3打開，作為輸入電壓的電池通過第一開關(guān)管Ql向第一電感LI充電,第二電感L2通過第四開關(guān)管Q4向負(fù)載放電。如圖B所示，在Τ2時間段內(nèi)，此時采樣控制模塊控制第二開關(guān)管Q2、第四開關(guān)管Q4閉合，第一開關(guān)管Ql和第三開關(guān)管Q3打開，第一電感LI通過第二開關(guān)管向負(fù)載及輸出電容C2放電，第二電感L2通過第四開關(guān)管Q4向負(fù)載及輸出電容C2放電。如圖C所示，在Τ3時間段內(nèi)，此時采樣控制模塊控制第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3閉合，第一開關(guān)管Ql和第四開關(guān)管Q4打開，作為輸入電壓的電池通過第三開關(guān)管Q3向第二電感L2充電,第一電感LI通過第二開關(guān)管Q2向負(fù)載及輸出電容放電。如圖D所示，在Τ4時間段內(nèi)，此時采樣控制模塊控制第一開關(guān)管Q1、第三開關(guān)管Q3閉合，第二開關(guān)管Q2和第四開關(guān)管Q4打開，作為輸入電壓的電池通過第三開關(guān)管Q3向第二電感L2充電、通過第一開關(guān)管向第一電感LI充電,輸出電容對負(fù)載進(jìn)行放電。通過對開關(guān)管的交錯控制，調(diào)節(jié)各時間部分所占的比例值，可以達(dá)到調(diào)整輸出電壓的目的。另外，在本實施例中，當(dāng)輸入電壓值在逆變器輸入級的直流母線允許的范圍內(nèi)時，此時采樣控制模塊使旁路開關(guān)Kl閉合，模式選擇開關(guān)選擇模式2，此時構(gòu)成輸入級旁路，使輸入級電路效率提聞。本實施例與實施例二相比，其不同之處在于，在原來的電路基礎(chǔ)上并聯(lián)了一個升、降壓電路，在采樣控制模塊的交錯控制下，減小開關(guān)管負(fù)擔(dān)，提高輸出電平的穩(wěn)定性。實施例四圖7為寬電壓輸入范圍的逆變器電路結(jié)構(gòu)示意圖，詳述如下本實施例所述寬電壓輸入范圍的逆變器，包括逆變器輸入級的直流母線模塊61和逆變模塊62，所述逆變器輸入級的直流母線模塊61與逆變模塊62相連，在直接母線模塊61與輸入電路間64還連接有輸入級電路63，所述輸入級電路63包括包括第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第一電感LI、采樣控制模塊、旁路開關(guān)Kl和模式選擇開關(guān)K2，所述第一開關(guān)管Ql的輸入端與輸入電壓正極相連，第一開關(guān)管的輸出端連接第一電感LI和第二開關(guān)管Q2，第二開關(guān)管的輸出端與逆變器輸入級的直流母線負(fù)端相連，第一電感LI的另一端 連接輸入電壓的負(fù)極及逆變器輸入級的直流母線正端，所述采樣控制模塊采集輸入電路的電壓值并分別與第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2的控制端相連交替控制其開閉，所述模式選擇開關(guān)K2的模式選擇引腳與輸入電壓負(fù)極相連，模式選擇開關(guān)K2的模式I引腳連接逆變器輸入級的直流母線正端和旁路開關(guān)K1，旁路開關(guān)Kl的另一端連接連接輸入電壓的正極，模式選擇開關(guān)K2的模式2引腳連接逆變器輸入級的直流母線負(fù)端，旁路開關(guān)Kl和模式選擇開關(guān)K2的控制端與采樣控制模塊相連。在逆變器輸入級的直流母線61模塊中，包括逆變器輸入級的直流母線與支撐電容C，在逆變模塊62中，本發(fā)明實施例采用的逆變模塊中的逆變橋，包括第五開關(guān)管Q5、第六開關(guān)管Q6、第七開關(guān)管Q7和第八開關(guān)管Q8橋式連接，在逆變模塊的輸出端串接輸出電感L3和L4并接至電網(wǎng)。當(dāng)然，該輸入級電路也可以采用實施二或?qū)嵤┤龅倪B接方式，進(jìn)一步提高整個逆變器的實施效果。本實施例中所述逆變器，相對于傳統(tǒng)逆變器，具有如下顯著效果(I)本實施例的高效逆變器相對于傳統(tǒng)逆變輸入電路，由于采用升降壓和旁路的輸入級電路，其輸入電壓范圍更寬；(2)本實施例的逆變器輸入級的直流母線電壓等級可以降低，而不需要用多個電容串聯(lián)來得到較高的逆變器輸入級的直流母線耐壓值，從而使得成本大大降低；(3)本實施例中加入了旁路開關(guān)K1，模式選擇開關(guān)K2，當(dāng)電池工作電壓在逆變器輸入級的直流母線工作電壓范圍內(nèi)時旁路開關(guān)Kl和模式開關(guān)K2配合，旁路輸入級，充分利用旁路開關(guān)提高了逆變器效率；(4)本實施例中，逆變器輸入級的直流母線電壓維持在一個很小的電壓范圍內(nèi)，使得逆變器輸入級的直流母線支撐電容C的壽命大大提高。本發(fā)明實施例所述的開關(guān)管，包括三極管和MOS管、IGBT等，可以由控制器高效的實現(xiàn)對其開閉控制。實施例五圖8為本發(fā)明實施例所述實現(xiàn)寬電壓輸入范圍的流程示意圖，詳述如下在步驟S801中，所述采樣控制模塊采集輸入電路的電壓值。具體的，采樣控制模塊采集輸入電路的電壓值可以采用電阻串聯(lián)分壓的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行取樣，根據(jù)分壓電阻的電壓值，可計算得到輸入電壓的電壓值，如對于串聯(lián)的兩個等值的電阻，在取得中間點的電壓值對其翻倍，即得到輸入電壓的電壓值。在步驟S802中，將采集的輸入電壓與逆變器輸入級的直流母線允許的電壓范圍進(jìn)行比較。具體的，逆變器輸入級的直流母線有一個允許的電壓范圍值，如40KV-50KV范圍，將采集的輸入電壓值與該逆變器輸入級的直流母線允許的電壓范圍進(jìn)行比較，比較結(jié)果分為三種情況，分別是采集的電壓值大于允許的電壓范圍的最大值、采集的電壓值小于允許的電壓范圍的最小值、采集的電壓值在允許的電壓范圍之內(nèi)，分別對應(yīng)后面的步驟S303、S304、S305。在步驟S803中，當(dāng)采集的輸入電壓低于逆變器輸入級的直流母線允許的電 壓范圍的最低電壓值時，采樣控制模塊提高第一開關(guān)管Ql的占空比值。具體的，根據(jù)采集的輸入電壓值的大小，可以相應(yīng)的調(diào)節(jié)第一開關(guān)管Ql的占空比值，如對于逆變器輸入級的直流母線電壓范圍為40KV-50KV，檢測到輸入電壓為30KV，則提高第一開關(guān)管的占空比，相應(yīng)的，占空比的數(shù)值與輸入電壓的大小而改變，如輸入電壓為30KV時對應(yīng)占空比為O. 6，當(dāng)輸入電壓為20KV時，對應(yīng)第一開關(guān)管的占空比為O. 7等。使輸入電壓經(jīng)過升壓后得到一個符合要求的輸出電壓，當(dāng)然，占空比對應(yīng)直流母線電壓范圍也有一個占空比范圍值，所調(diào)節(jié)的占空比在此范圍即可，較為優(yōu)選的方式是使輸出電壓為直流母線允許的電壓范圍的中部值。在步驟S804中，當(dāng)采集的輸入電壓高于逆變器輸入級的直流母線允許的電壓范圍的最高電壓值時，采樣控制模塊減小第一開關(guān)管Ql的占空比值。與步驟S803相應(yīng)的，在輸入電壓大于逆變器輸入級的直流母線允許的電壓范圍40-50KV時，可以減小第一開關(guān)管Ql的占空比值，如輸入電壓為80KV時，相應(yīng)的占空比設(shè)置為O. 3，其設(shè)置值也具有一個范圍，較優(yōu)的方式為將輸出電壓調(diào)節(jié)至允許的電壓范圍的中間值。在步驟S805中，當(dāng)采集的輸入電壓在逆變器輸入級的直流母線允許的電壓范圍內(nèi)時，采樣控制模塊控制旁路開關(guān)Kl導(dǎo)通，模式選擇開關(guān)K2切換至旁路模式。在此情況下，可將輸入電壓直接通過旁路輸出至逆變器輸入級的直流母線，可以減少因開關(guān)管帶來的損耗，提高逆變效率。當(dāng)然，對于實施例三中所述的電路，由于其采用了交錯控制，因此，在原來提高或降低第一開關(guān)管Ql的占空比時，對應(yīng)的調(diào)整為提高或降低第一開關(guān)管Ql和第三開關(guān)管Q3的占空比，在此不作重復(fù)贅述。另外，有研究表明，對應(yīng)同樣功率等級的太陽能逆變器，配置相同功率的太陽能電池組件，通過組件串聯(lián)高壓的輸入形式比低壓多組串并聯(lián)輸入形式更有利于提高整個逆變系統(tǒng)的發(fā)電量，因此，調(diào)整逆變器的工作電壓，使輸入太陽能組件近可能的以串聯(lián)形式輸入，從而提高逆變系統(tǒng)的工作效率和太陽能電池的發(fā)電量。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種寬電壓輸入范圍的逆變器輸入級電路，其特征在于，所述電路包括第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第一電感LI、采樣控制模塊、旁路開關(guān)Kl和模式選擇開關(guān)K2，所述第一開關(guān)管Ql的輸入端與輸入電壓正極相連，第一開關(guān)管的輸出端連接所述第一電感LI和所述第二開關(guān)管Q2，所述第二開關(guān)管的輸出端與逆變器輸入級的直流母線負(fù)端相連，第一電感LI的另一端連接輸入電壓的負(fù)極及所述逆變器輸入級的直流母線正端，所述采樣控制模塊采集輸入電路的電壓值并分別與第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2的控制端相連交替控制其開閉，所述模式選擇開關(guān)K2的模式選擇引腳與輸入電壓負(fù)極相連，模式選擇開關(guān)K2的模式I引腳連接逆變器輸入級的直流母線正端和旁路開關(guān)K1，旁路開關(guān)Kl的另一端連接連接輸入電壓的正極，模式選擇開關(guān)K2的模式2引腳連接逆變器輸入級的直流母線負(fù)端，旁路開關(guān)Kl和模式選擇開關(guān)K2的控制端與采樣控制模塊相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的寬電壓輸入范圍的逆變器輸入級電路，其特征在于，所述采樣控制模塊包括采樣模塊、控制器、調(diào)制電路，所述采樣模塊將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)由控制器計算處理后發(fā)出相應(yīng)的控制命令至調(diào)制電路，由調(diào)制電路驅(qū)動對應(yīng)的第一開關(guān)管Ql和第二開關(guān)管Q2、旁路開關(guān)Kl和模式選擇開關(guān)K2。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的寬電壓輸入范圍的逆變器輸入級電路，其特征在于，所述第一開關(guān)管Ql和第二開關(guān)管Q2分別并聯(lián)有一個二極管，二極管的陰極與其并聯(lián)的開關(guān)管的輸入端相連，二極管的陽極與其并聯(lián)開關(guān)管的輸出端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的寬電壓輸入范圍的逆變器輸入級電路，其特征在于，還包括濾波電容Cl,濾波電容Cl的一端連接輸入電壓正極,另一端連接輸入電壓的負(fù)極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的寬電壓輸入范圍的逆變器輸入級電路，其特征在于，所述逆變器輸入級電路還包括第三開關(guān)管Q3和第四開關(guān)管Q4、第二電感L2，第二電感L2的一端連接逆變器輸入級的直流母線正端，第二電感L2的另一端連接第三開關(guān)管Q3的輸出端與第四開關(guān)管Q4的輸入端，第三開關(guān)管Q3的輸入端連接輸入電壓的正極，第四開關(guān)管Q4的輸出端與逆變器輸入級的直流母線負(fù)端相連，在第三開關(guān)管Q3和第四開關(guān)管Q4分別并聯(lián)有二極管，二極管的陰極與其并聯(lián)的開關(guān)管的輸入端相連，二極管的陽極與其并聯(lián)開關(guān)管的輸出端相連，第三開關(guān)管Q3和第四開關(guān)管Q4的控制端與采集控制模塊相連。
6.一種寬電壓輸入范圍的逆變器，包括逆變器輸入級的直流母線模塊和逆變模塊，所述逆變器輸入級的直流母線模塊與逆變模塊相連，其特征在于，在直接母線模塊與輸入電路間還連接有輸入級電路，所述輸入級電路包括所述電路包括第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第一電感LI、采樣控制模塊、旁路開關(guān)Kl和模式選擇開關(guān)K2，所述第一開關(guān)管Ql的輸入端與輸入電壓正極相連，第一開關(guān)管的輸出端連接第一電感LI和第二開關(guān)管Q2,第二開關(guān)管的輸出端與逆變器輸入級的直流母線負(fù)端相連，第一電感LI的另一端連接輸入電壓的負(fù)極及逆變器輸入級的直流母線正端，所述采樣控制模塊采集輸入電路的電壓值并分別與第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2的控制端相連交替控制其開閉，所述模式選擇開關(guān)K2的模式選擇引腳與輸入電壓負(fù)極相連，模式選擇開關(guān)K2的模式I引腳連接逆變器輸入級的直流母線正端和旁路開關(guān)K1，旁路開關(guān)Kl的另一端連接連接輸入電壓的正極，模式選擇開關(guān)K2的模式2引腳連接逆變器輸入級的直流母線負(fù)端，旁路開關(guān)Kl和模式選擇開關(guān)K2的控制端與采樣控制模塊相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的寬電壓輸入范圍的逆變器，其特征在于，所述采樣控制模塊包括采樣模塊、控制器、調(diào)制電路，所述采樣模塊將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)由控制器計算處理后發(fā)出相應(yīng)的控制命令至調(diào)制電路，由調(diào)制電路驅(qū)動對應(yīng)的第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、旁路開關(guān)Kl和模式選擇開關(guān)K2。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的寬電壓輸入范圍的逆變器，其特征在于，所述輸入級電路的第一開關(guān)管Ql和第二開關(guān)管Q2分別并聯(lián)有一個二極管，二極管的陰極與其并聯(lián)的開關(guān)管的輸入端相連，二極管的陽極與其并聯(lián)開關(guān)管的輸出端相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的寬電壓輸入范圍的逆變器，其特征在于，所述輸入級電路還包括濾波電容Cl,濾波電容Cl的一端連接輸入電壓正極,另一端連接輸入電壓的負(fù)極。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的寬電壓輸入范圍的逆變器，其特征在于，所述輸入級電路還包括第三開關(guān)管Q3和第四開關(guān)管Q4、第二電感L2，第二電感L2的一端連接逆變器輸入級的直流母線正端，第二電感L2的另一端連接第三開關(guān)管Q3的輸出端與第四開關(guān)管Q4的輸入端，第三開關(guān)管Q3的輸入端連接輸入電壓的正極，第四開關(guān)管Q4的輸出端與逆變器輸入級的直流母線負(fù)端相連，在第三開關(guān)管Q3和第四開關(guān)管Q4分別并聯(lián)有二極管，二極管的陰極與其并聯(lián)的開關(guān)管的輸入端相連，二極管的陽極與其并聯(lián)開關(guān)管的輸出端相連，第三開關(guān)管Q3和第四開關(guān)管Q4的控制端與采集控制模塊相連。
11.一種根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述寬電壓輸入范圍的逆變器輸入級電路或權(quán)利要求6-10任一項所述寬電壓輸入范圍的逆變器實現(xiàn)寬電壓輸入的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 所述采樣控制模塊采集輸入電路的電壓值； 將采集的輸入電壓與逆變器輸入級的直流母線允許的電壓范圍進(jìn)行比較； 當(dāng)采集的輸入電壓低于逆變器輸入級的直流母線允許的電壓范圍的最低電壓值時，采樣控制模塊提高第一開關(guān)管Ql的占空比值； 當(dāng)采集的輸入電壓高于逆變器輸入級的直流母線允許的電壓范圍的最高電壓值時，采樣控制模塊減小第一開關(guān)管Ql的占空比值； 當(dāng)采集的輸入電壓在逆變器輸入級的直流母線允許的電壓范圍內(nèi)時，采樣控制模塊控制旁路開關(guān)Kl導(dǎo)通，模式選擇開關(guān)K2切換至旁路模式。
全文摘要
本發(fā)明適用于電能轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，提供了一種寬電壓輸入范圍的逆變器輸入級電路及逆變器。所述電壓輸入范圍的逆變器輸入級電路，可由采樣控制模塊對第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2進(jìn)行周期性的開閉控制，當(dāng)控制第一開關(guān)管Q1導(dǎo)通、第二開關(guān)管Q2關(guān)閉時，輸入電壓對第一電感L1進(jìn)行充電，當(dāng)控制第二開關(guān)管Q2導(dǎo)通、第一開關(guān)管Q1關(guān)閉時，由第一電感L1對輸出負(fù)載進(jìn)行放電，當(dāng)由采樣控制模塊檢測到輸入電壓超過或者低于逆變器輸入級的直流母線允許的電壓范圍時，采樣控制模塊控制輸出控制脈沖的占空比，從使輸出電壓調(diào)整到逆變器輸入級的直流母線所允許的電壓值范圍，從而在較寬的電壓輸入范圍時，輸入級電路輸出電壓穩(wěn)定，使逆變器能夠正常工作。
文檔編號H02M7/48GK102882401SQ20121034922
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者石勇, 張彥忠, 林建飛 申請人:華為技術(shù)有限公司