專利名稱：一種寬電壓輸入范圍的逆變器輸入級電路及逆變器的制作方法
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輸入級電路及逆變器。
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(diǎn)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(diǎn)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(gè)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(gè)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(shí)，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，以滿足不同輸入電壓下逆變器仍能正常工作的要求。本發(fā)明實(shí)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、第三開關(guān)管Q3、第一旁路開關(guān)K1、第二旁路開關(guān)K2、模式選擇開關(guān)K3、電感L和米樣控制模塊,所述第一開關(guān)管Ql的輸入端與輸入電壓正極相連，所述第一開關(guān)管Ql的輸出端與電感L和模式選擇開關(guān)的模式I引腳相連，所述電感L的另一端與第三開關(guān)管Q3的輸入端以及模式選擇開的模式2引腳相連，所述第三開關(guān)管Q3的輸出端與逆變器輸入級的直流母線正端相連，所述模式選擇開關(guān)K3的模式選擇引腳與第二開關(guān)管Q2的輸入端相連，所述第二開關(guān)管Q2的輸出端與輸入電壓負(fù)極、逆變器輸入級的直流母線負(fù)端相連，所述第一旁路開關(guān)Kl和第二旁路開關(guān)K2分別與第一開關(guān)管Ql和第二開關(guān)管Q2并聯(lián)，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、第三開關(guān)管Q3、第一旁路開關(guān)K1、第二旁路開關(guān)K2和模式選擇開關(guān)K3的控制端相連。本發(fā)明實(shí)施例提供了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第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3、第一旁路開關(guān)K1、第二旁路開關(guān)K2、模式選擇開關(guān)K3、電感L和采樣控制模塊，所述第一開關(guān)管Ql的輸入端與輸入電壓正極相連，所述第一開關(guān)管Ql的輸出端與電感L和模式選擇開關(guān)的模式I引腳相連，所述電感L的另一端與第三開關(guān)管Q3的輸入端以及模式選擇開的模式2引腳相連，所述第三開關(guān)管Q3的輸出端與逆變器輸入級的直流母線正端相連，所述模式選擇開關(guān)K3的模式選擇引腳與第二開關(guān)管Q2的輸入端相連，所述第二開關(guān)管Q2的輸出端與輸入電壓負(fù)極、逆變器輸入級的直流母線負(fù)端相連，所述第一旁路開關(guān)Kl和第二旁路開關(guān)K2分別與第一開關(guān)管Ql和第二開關(guān)管Q2并聯(lián)，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、第三開關(guān)管Q3、第一旁路開關(guān) K1、第二旁路開關(guān)K2和模式選擇開關(guān)K3的控制端相連。本發(fā)明還提供了一種根據(jù)上述寬電壓輸入范圍的逆變器輸入級電路實(shí)現(xiàn)寬電壓輸入的方法，所述方法包括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(shí)，采樣控制模塊控制第一旁路開關(guān)Kl導(dǎo)通，第二旁路開關(guān)K2斷開，模式選擇開關(guān)K3的模式選擇引腳與第模式2引腳連接；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(shí)，采樣控制模塊控制第二旁路開關(guān)K2導(dǎo)通，第一旁路開關(guān)Kl斷開，模式選擇開關(guān)K3的模式選擇引腳與第模式I引腳連接。本發(fā)明實(shí)施例所述的寬電壓輸入范圍的逆變器輸入級電路，當(dāng)輸入的電壓值過高時(shí)，采樣控制模塊根據(jù)采樣電壓，控制旁路開關(guān)K2保持導(dǎo)通，模式選擇開關(guān)K3選擇模式1，由第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2及電感L構(gòu)成降壓電路，由采集控制模塊調(diào)整第一開關(guān)管Ql和第二開關(guān)管Q2的開關(guān)頻率調(diào)整輸出電壓，使輸出的電壓值下降；當(dāng)輸入電壓值過低時(shí)，采樣控制模塊根據(jù)采樣電壓，控制旁路開關(guān)保持Kl導(dǎo)通，模式選擇開關(guān)K3選擇模式2，由第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3及電感L構(gòu)成升壓電路，由采集控制模塊調(diào)整第二開關(guān)管Q2和第三開關(guān)管Q3的開關(guān)頻率調(diào)整輸出電壓,使輸出到電壓值上升，從而實(shí)現(xiàn)較寬的電壓輸入范圍。另外，本發(fā)明所述降壓和升壓過程中，共用電感L和第三開關(guān)管Q3，減少了器件數(shù)量，降低了逆變器成本；逆變器輸入級的輸出端電壓穩(wěn)定，可降低逆變器輸入級的直流母線電壓等級，提高逆變器輸入級的直流母線支撐電容的壽命，使成本降低；而在第一開關(guān)管和第二開關(guān)管都設(shè)置有旁路開關(guān)，可充分利用旁路開關(guān)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(shí)施例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(shí)施例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(shí)施例提供的寬電壓輸入范圍的逆變器輸入級電路在升壓模式的等效電路示意圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的寬電壓輸入范圍的逆變器輸入級電路在降壓模式的等效電路不意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的寬電壓輸入范圍的逆變器電路示意圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的實(shí)現(xiàn)寬電壓輸入范圍的方法流程示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)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(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。圖2示出了本發(fā)明實(shí)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(shí)施例相關(guān)的部分，詳述如下。 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、第一旁路開關(guān)K1、第二旁路開關(guān)K2、模式選擇開關(guān)K3、電感L和采樣控制模塊，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Ql的輸出端與電感L和模式選擇開關(guān)的模式I引腳相連，電感L的另一端與第三開關(guān)管Q3的輸入端以及模式選擇開的模式2引腳相連，第三開關(guān)管Q3的輸出端與逆變器輸入級的直流母線正端相連，模式選擇開關(guān)K3的模式選擇引腳與第二開關(guān)管Q2的輸入端相連，第二開關(guān)管Q2的輸出端與輸入電壓負(fù)極、逆變器輸入級的直流母線負(fù)端相連，所述第一旁路開關(guān)Kl和第二旁路開關(guān)K2分別與第一開關(guān)管Ql和第二開關(guān)管Q2并聯(lián)，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、第三開關(guān)管Q3、第一旁路開關(guān)K1、第二旁路開關(guān)K2和模式選擇開關(guān)K3的控制端相連。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)整各個(gè)旁路開關(guān)和模式選擇開關(guān)的開閉或者開關(guān)管的開閉頻率，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I、升壓模式當(dāng)輸入電壓過低時(shí)，由采集控制模塊檢測到輸入電壓值超過逆變器輸入級的直流母線允許的范圍，需要控制其進(jìn)入到升壓模式。如圖3為采集控制模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖，該采樣控制模塊包括采樣模塊31、控制器32、調(diào)制電路33，所述采樣模塊將采集到的數(shù)據(jù)，包括輸入電路的電壓值、電流值、直線母線的電壓值等，經(jīng)由控制器計(jì)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)的開關(guān)管或旁路開關(guān)或模式選擇開關(guān)。上述調(diào)制電路為適應(yīng)控制器對各開關(guān)管及旁路開關(guān)、模式選擇開關(guān)的控制作設(shè)置的驅(qū)動電路，針對不同的開關(guān)設(shè)計(jì)不同的驅(qū)動電流以實(shí)現(xiàn)可靠的控制。當(dāng)然，本采樣控制模塊還可以為其它電路形式實(shí)現(xiàn)，如通過采樣電壓值比較等不需要控制器芯片的方式。當(dāng)輸入電壓值過低時(shí)，由米樣控制模塊根據(jù)米樣的輸入電路的電壓值偏低，由控制器控制旁路開關(guān)保持Kl導(dǎo)通，模式選擇開關(guān)K3選擇模式2，由第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3及電感L構(gòu)成BOOST升壓電路，如圖4所示為本發(fā)明實(shí)施例所述寬電壓輸入范圍的逆變器的輸入級電路在升壓模式下的等效電路圖由采集控制模塊調(diào)整第二開關(guān)管Q2和第三開關(guān)管Q3的開關(guān)頻率調(diào)整輸出電壓，將較低的電池或其它輸入電壓抬升到逆變器輸入級的直流母線允許電壓范圍。
2、降壓模式當(dāng)輸入電壓過高時(shí)，由采集控制模塊檢測到輸入電壓值超過逆變器輸入級的直流母線允許的范圍，需要控制其進(jìn)入到升壓模式由控制器控制旁路開關(guān)K2保持導(dǎo)通，模式選擇開關(guān)K3選擇模式1，由第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2及電感L構(gòu)成降壓BUCK電路，其等效電路如圖5所示，由采集控制模塊調(diào)整第一開關(guān)管Ql和第二開關(guān)管Q2的開關(guān)頻率調(diào)整輸出電壓，使輸出的電壓值下降。
3、旁路模式作為本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步完善，所述逆變器輸入級電路還包括第四旁路開關(guān)K4，所述第四旁路開關(guān)K4連接輸入電壓正極和直接母線，其控制端與采樣控制模塊相連。當(dāng)輸入的電壓值在逆變器輸入級的直流母線的允許的范圍內(nèi)時(shí)，第四旁路開關(guān)K4導(dǎo)通，此時(shí)，輸入電壓直接連接逆變器輸入級的直流母線。上述電路中，所述開關(guān)管為MOS管或三極管等快速反應(yīng)的可控開關(guān)，所述旁路開關(guān)或模式選擇開關(guān)為繼電器。通過上述三種模式，對于輸入的電壓值高于逆變器輸入級的直流母線允許的電壓、低于逆變器輸入級的直流母線允許的電壓或在逆變器輸入級的直流母線允許的范圍之內(nèi)時(shí)，分別對應(yīng)不同的模式，使得電壓調(diào)整至逆變器輸入級的直流母線允許的范圍，并且降壓模式和升壓模式下，電路共用同一電感L和第二開關(guān)管Q2，減少器件數(shù)量，使得逆變器成本降低。作為本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn)，所述采樣控制模塊還包括采集逆變器輸入級的直流母線的電壓值和輸入電路的電流值。通過采樣輸入電路的電流值，這樣可以通過控制器計(jì)算得到輸入級的實(shí)時(shí)輸入功率，使輸入端的光伏電池等始終工作在最大功率輸出狀態(tài)。而在本發(fā)明實(shí)施例中加入了旁路開關(guān)，在升壓模式時(shí)，旁路開關(guān)Kl旁路第一開關(guān)管Q1，降壓模式時(shí)，旁路開關(guān)K3旁路第三開關(guān)管Q3，當(dāng)輸入電壓在逆變器輸入級的直流母線工作電壓范圍內(nèi)時(shí)第四旁路開關(guān)K4旁路輸入級，由于旁路開關(guān)可以減少因開關(guān)管損耗的電壓值，使輸入級輸入效率更高，進(jìn)一步應(yīng)用于逆變器上來說，可以提高逆變器效果。圖6示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的寬電壓輸入范圍的逆變器電路的示例電路結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分，詳述如下。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，在直接母線模塊與輸入電池64間還連接有輸入級電路63，所述輸入級電路63包括第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3、第一旁路開關(guān)K1、第二旁路開關(guān)K2、模式選擇開關(guān)K3、電感L和采樣控制模塊，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Ql的輸出端與電感L和模式選擇開關(guān)的模式I引腳相連，電感L的另一端與第三開關(guān)管Q3的輸入端以及模式選擇開的模式2引腳相連，第三開關(guān)管Q3的輸出端與逆變器輸入級的直流母線正端相連，模式選擇開關(guān)K3的模式選擇引腳與第二開關(guān)管Q2的輸入端相連，第二開關(guān)管Q2的輸出端與輸入電壓負(fù)極、逆變器輸入級的直流母線負(fù)端相連，所述第一旁路開關(guān)Kl和第二旁路開關(guān)K2分別與第一開關(guān)管Ql和第二開關(guān)管Q2并聯(lián)，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、第三開關(guān)管Q3、第一旁路開關(guān)K1、第二旁路開關(guān)K2和模式選擇開關(guān)K3的控制端相連。
在逆變器輸入級的直流母線模塊61中，包括逆變器輸入級的直流母線與支撐電容C，在逆變模塊中，本發(fā)明實(shí)施例采用的逆變模塊62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62的輸出端串接輸出電感LI和L2并接至電網(wǎng)。而在本發(fā)明實(shí)施例中，所述逆變器的輸入級電路還包括第四旁路開關(guān)K4，所述第四旁路開關(guān)K4連接輸入電壓正極和直接母線，其控制端與采樣控制模塊相連，這樣在輸入電壓在逆變器輸入級的直流母線允許的范圍內(nèi)時(shí)，第四旁路開關(guān)K4作為輸入級電路的旁路可以直接導(dǎo)通，減少因開關(guān)管造成的電壓損耗，提高輸出效率。在逆變器的輸入級電路中，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(jì)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)的開關(guān)管或旁路開關(guān)或模式選擇開關(guān)。另外，逆變器的輸入級電路中的采樣控制模塊還包括采集逆變器輸入級的直流母 線的電壓值和輸入電路的電流值，通過采集逆變器輸入級的直流母線的電壓值供輸入級電路中的采樣控制器比較控制，將輸入電路的電流值與電壓值計(jì)算可以得到輸入端，比如光伏電池的實(shí)時(shí)輸出功率，并通過控制器控制逆變器的輸入級電路，使電池工作在最大功率的輸出狀態(tài)下。在本發(fā)明實(shí)施例中(I)本發(fā)明的高效逆變器相對于傳統(tǒng)逆變輸入電路，其輸入電壓范圍更寬，降壓電路與升壓電路共用同一個(gè)電感L、和下管Q2，減少了器件數(shù)量，使得逆變器成本降低；(2)本發(fā)明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(gè)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)本發(fā)明中加入了旁路開關(guān)，在升壓電路工作時(shí)旁路開關(guān)Kl旁路其中一個(gè)開關(guān)管Q1，降壓線路工作時(shí)旁路開關(guān)K2旁路開關(guān)管Q3，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(shí)旁路開關(guān)K4旁路輸入級，充分利用旁路開關(guān)提高了逆變器效率；(4)本發(fā)明中，逆變器輸入級的直流母線電壓維持在一個(gè)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(shí)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(shí)現(xiàn)對其開閉控制。如圖7所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的實(shí)現(xiàn)寬電壓輸入范圍的方法的流程示意圖，詳述如下在步驟S701中，所述采樣控制模塊采集輸入電路的電壓值。在步驟S702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。在步驟S703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(shí)，采樣控制模塊控制第一旁路開關(guān)Kl導(dǎo)通，第二旁路開關(guān)K2斷開，模式選擇開關(guān)K3的模式選擇引腳與第模式2引腳連接，并根據(jù)采集的輸入電壓調(diào)節(jié)第二開關(guān)管Q2的占空比。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)第二開關(guān)管Q2的占空比值，如對于逆變器輸入級的直流母線電壓范圍為90-100KV，檢測到輸入電壓為50KV，則提高第二開關(guān)管Q2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50KV時(shí)對應(yīng)占空比為可以為，當(dāng)輸入電壓為50KV時(shí)，對應(yīng)第二開關(guān)管Q2的占空比為O. 5等，當(dāng)輸入電壓為60KV時(shí)，調(diào)整第二開關(guān)管Q2的占空比為O. 4。使輸入電壓經(jīng)過升壓后得到一個(gè)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(gè)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S704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(shí)，采樣控制模塊控制第二旁路開關(guān)K2導(dǎo)通，第一旁路開關(guān)Kl斷開，模式選擇開關(guān)K3的模式選擇引腳與模式I引腳連接，并根據(jù)采集的輸入電壓調(diào)節(jié)第一開關(guān)管Ql的占空比。具體的，與步驟S703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90-100KV時(shí)，可以調(diào)整第一開關(guān)管Ql的占空比值，如輸入電壓為150KV時(shí)，相應(yīng)的占空比設(shè)置為O. 65，其設(shè)置值也具有一個(gè)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。可選的，在所述寬電壓輸入范圍的逆變器輸入級電路還包括第四旁路開關(guān)K4，所述第四旁路開關(guān)K4連接輸入電壓正極和所述逆變器輸入級的直接母線，其控制端與采樣控制模塊相連，本發(fā)明實(shí)施例還可以包括步驟S705，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(shí)，采樣控制模塊控制第四旁路開關(guān)K4導(dǎo)通。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。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(gè)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(shí)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、第三開關(guān)管Q3、第一旁路開關(guān)K1、第二旁路開關(guān)K2、模式選擇開關(guān)K3、電感L和采樣控制模塊，所述第一開關(guān)管Ql的輸入端與輸入電壓正極相連，所述第一開關(guān)管Ql的輸出端與電感L和模式選擇開關(guān)的模式I引腳相連，所述電感L的另一端與第三開關(guān)管Q3的輸入端以及模式選擇開的模式2引腳相連，所述第三開關(guān)管Q3的輸出端與逆變器輸入級的直流母線正端相連，所述模式選擇開關(guān)K3的模式選擇引腳與第二開關(guān)管Q2的輸入端相連，所述第二開關(guān)管Q2的輸出端與輸入電壓負(fù)極、所述逆變器輸入級的直流母線負(fù)端相連，所述第一旁路開關(guān)Kl和第二旁路開關(guān)K2分別與第一開關(guān)管Ql和第二開關(guān)管Q2并聯(lián)，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、第三開關(guān)管Q3、第一旁路開關(guān)K1、第二旁路開關(guān)K2和模式選擇開關(guān)K3的控制端相連。
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，所述電路還包括第四旁路開關(guān)K4，所述第四旁路開關(guān)K4連接輸入電壓正極和所述逆變器輸入級的直接母線，其控制端與采樣控制模塊相連。
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，所述采樣控制模塊還用于采集所述逆變器輸入級的直流母線的電壓值和輸入電路的電流值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3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(jì)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)的開關(guān)管或旁路開關(guān)或模式選擇開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的寬電壓輸入范圍的逆變器輸入級電路，其特征在于，所述開關(guān)管為MOS管或三極管，所述旁路開關(guān)或模式選擇開關(guān)為繼電器。
6.ー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第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3、第一旁路開關(guān)K1、第二旁路開關(guān)K2、模式選擇開關(guān)K3、電感L和采樣控制模塊，所述第一開關(guān)管Ql的輸入端與輸入電壓正極相連，所述第一開關(guān)管Ql的輸出端與電感L和模式選擇開關(guān)的模式I引腳相連，所述電感L的另一端與第三開關(guān)管Q3的輸入端以及模式選擇開的模式2引腳相連，所述第三開關(guān)管Q3的輸出端與逆變器輸入級的直流母線正端相連，所述模式選擇開關(guān)K3的模式選擇引腳與第二開關(guān)管Q2的輸入端相連，所述第二開關(guān)管Q2的輸出端與輸入電壓負(fù)極、逆變器輸入級的直流母線負(fù)端相連，所述第一旁路開關(guān)Kl和第二旁路開關(guān)K2分別與第一開關(guān)管Ql和第二開關(guān)管Q2并聯(lián)，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、第三開關(guān)管Q3、第一旁路開關(guān)K1、第ニ旁路開關(guān)K2和模式選擇開關(guān)K3的控制端相連。
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，所述輸入級電路還包括第四旁路開關(guān)K4，所述第四旁路開關(guān)K4連接輸入電壓正極和直接母線，其控制端與采樣控制模塊相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的寬電壓輸入范圍的逆變器輸入級電路，其特征在于，所述采樣控制模塊還包括采集逆變器輸入級的直流母線的電壓值和輸入電路的電流值。
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8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(jì)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)的開關(guān)管或旁路開關(guān)或模式選擇開關(guān)。
10.ー種根據(jù)權(quán)利要求I所述寬電壓輸入范圍的逆變器輸入級電路實(shí)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(shí)，采樣控制模塊控制第一旁路開關(guān)Kl導(dǎo)通，第二旁路開關(guān)K2斷開，模式選擇開關(guān)K3的模式選擇引腳與模式2引腳連接，井根據(jù)采集的輸入電壓調(diào)節(jié)第二開關(guān)管Q2的占空比； 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(shí)，采樣控制模塊控制第二旁路開關(guān)K2導(dǎo)通，第一旁路開關(guān)Kl斷開，模式選擇開關(guān)K3的模式選擇引腳與模式I引腳連接，井根據(jù)采集的輸入電壓調(diào)節(jié)第一開關(guān)管Ql的占空比。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述寬電壓輸入范圍的逆變器輸入級電路還包括第四旁路開關(guān)K4，所述第四旁路開關(guān)K4連接輸入電壓正極和所述逆變器輸入級的直接母線，其控制端與采樣控制模塊相連，所述方法還包括 所述當(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(shí)，采樣控制模塊控制第四旁路開關(guān)K4導(dǎo)通。
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。所述電路包括第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3、第一旁路開關(guān)K1、第二旁路開關(guān)K2、模式選擇開關(guān)K3、電感L和采樣控制模塊，當(dāng)輸入的電壓值過高時(shí)，由第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2及電感L構(gòu)成降壓電路，使輸出的電壓值下降；當(dāng)輸入電壓值過低時(shí)，由第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3及電感L構(gòu)成升壓電路，使輸出到電壓值上升，從而實(shí)現(xiàn)較寬的電壓輸入范圍。另外，本發(fā)明所述逆變器輸入級的輸出端電壓穩(wěn)定，可降低逆變器輸入級的直流母線電壓等級，提高逆變器輸入級的直流母線支撐電容的壽命，使成本降低。
文檔編號H02M7/48GK102868311SQ20121034923
公開日2013年1月9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, 彭昱, 晏帥華 申請人:華為技術(shù)有限公司