專利名稱：離網(wǎng)型的直流轉(zhuǎn)交流系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力轉(zhuǎn)換設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，本發(fā)明涉及一種離網(wǎng)型的直流轉(zhuǎn)交流系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
新能源(太陽能、風(fēng)能等)需要逆變器將產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電。對于沒有電網(wǎng)的地方，需要采用離網(wǎng)型的逆變器。通常的離網(wǎng)型逆變器為電壓源的，所以多為單臺使用。為了組成更大容量的系統(tǒng)，需要多臺逆變器并聯(lián)工作，同時又具有自由滿足不同容量需求的自由度。目前的產(chǎn)品通常是電壓源的逆變器并聯(lián)，由于輸出為正弦交流電壓，所以相互之 間及和系統(tǒng)之間的頻率、相位、幅值都必須一致，否則會輸出失真。另外，各臺逆變器之間的輸出電壓如果頻率、相位、幅值不一致，會引起較大的有功和無功環(huán)流?，F(xiàn)在的系統(tǒng)通常采用各機(jī)之間的通信來實(shí)現(xiàn)同步控制，包括自整步法、主從模塊法、熱同步并機(jī)技術(shù)、無主從同步技術(shù)等。這些方法都要求有各機(jī)之間的高速和穩(wěn)定的通信，實(shí)現(xiàn)難度大，且穩(wěn)定性差。另外也有外特性下垂法，模塊間沒有控制信號連線。它僅以本模塊有功功率、無功功率和失真功率為控制變量，從而使各模塊獨(dú)立工作。而均流靠模塊內(nèi)部輸出頻率、電壓和諧波電壓分別隨輸出的有功功率、無功功率和失真功率呈下垂特性，從而實(shí)現(xiàn)同步和均流。但均流效果不夠理想，特別是動態(tài)過程或帶非線性負(fù)載時，算法實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜。另外還有用離網(wǎng)型電壓源逆變器為主機(jī)，并聯(lián)并網(wǎng)型電流源逆變器的系統(tǒng)。而這種系統(tǒng)，要求并網(wǎng)型電流源逆變器的總?cè)萘勘仨毿∮陔妷盒湍孀兤鳎駝t在負(fù)載突然變小時，并網(wǎng)型電流源逆變器產(chǎn)生的電流灌入離網(wǎng)型電壓源逆變器，造成損壞。這樣造成系統(tǒng)擴(kuò)展的能力非常有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種離網(wǎng)型的直流轉(zhuǎn)交流系統(tǒng)，以模塊化可自由并聯(lián)擴(kuò)充，無需各逆變器之間的通信，控制簡單可靠，能夠適應(yīng)多種負(fù)載變化情況。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種離網(wǎng)型的直流轉(zhuǎn)交流系統(tǒng)，包括一個主機(jī)逆變器，其連接于太陽能板與負(fù)載之間，用于將所述太陽能板產(chǎn)生的直流輸入電壓轉(zhuǎn)換為適用于所述負(fù)載的交流輸出電壓；一個或多個從機(jī)逆變器，其輸入端與一個或多個太陽能板對應(yīng)連接，其輸出端與所述主機(jī)逆變器并聯(lián)，一起連接到所述負(fù)載，用于根據(jù)所述主機(jī)逆變器的實(shí)際輸出電壓的大小自動調(diào)節(jié)所述從機(jī)逆變器的輸出電流，使所述負(fù)載獲得穩(wěn)定的工作電壓?？蛇x地，所述主機(jī)逆變器包括第一直流-直流模塊，其輸入端與所述太陽能板相連接，其輸出端連接有一第一蓄電池，用于根據(jù)所述直流輸入電壓進(jìn)行最大功率點(diǎn)追蹤和對所述第一蓄電池進(jìn)行充放電管理，將所述直流輸出電壓穩(wěn)定以符合所述第一蓄電池輸入電壓的要求；第二直流-直流模塊，其輸入端與所述第一直流-直流模塊的輸出端相連接，用于將穩(wěn)定后的所述直流輸入電壓隔離升高；直流-交流模塊，其輸入端與所述第二直流-直流模塊的輸出端相連接，其輸出端與所述負(fù)載相連接，用于將隔離升高后的所述直流輸入電壓轉(zhuǎn)換為適用于所述負(fù)載的所述交流輸出電壓。可選地，所述直流-交流模塊為高頻橋?？蛇x地，所述高頻橋為MOS管的全橋或者半橋?？蛇x地，所述直流-交流模塊與所述負(fù)載之間設(shè)置有第一 LC濾波電路。可選地，所述直流-交流模塊的輸入端設(shè)置有濾波電容。 可選地，各個所述從機(jī)逆變器包括第三直流-直流模塊，其輸入端與所述太陽能板對應(yīng)連接，其輸出端分別連接有一第二蓄電池，用于根據(jù)所述直流輸入電壓進(jìn)行最大功率點(diǎn)追蹤和對所述第二蓄電池進(jìn)行充放電管理，將所述直流輸出電壓穩(wěn)定以符合所述第二蓄電池輸入電壓的要求；第一逆變模塊，其輸入端與所述第三直流-直流模塊的輸出端相連接，用于將穩(wěn)定后的所述直流輸入電壓轉(zhuǎn)換為正弦饅頭波電流；第二逆變模塊，其輸入端與所述第一逆變模塊的輸出端相連接，其輸出端與所述負(fù)載相連接，用于將所述正弦饅頭波電流轉(zhuǎn)換為完整正弦波電流?？蛇x地，所述第一逆變模塊為交錯反激電路?？蛇x地，所述第二逆變模塊為工頻橋?？蛇x地，所述工頻橋為使用晶閘管的全橋。可選地，所述第二逆變模塊與所述負(fù)載之間設(shè)置有第二 LC濾波電路。可選地，所述第二 LC濾波電路與所述負(fù)載之間設(shè)置有EMI/EMC濾波器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明將多個并聯(lián)連接到負(fù)載的逆變器分為一個主機(jī)逆變器與一個或多個從機(jī)逆變器，其中從機(jī)逆變器將主機(jī)逆變器中采用的直流-交流模塊改為采用只能單向?qū)ǖ牡诙孀兡K，避免各逆變器之間出現(xiàn)電流環(huán)流，反流入該從機(jī)逆變器，對逆變器造成損害。本發(fā)明的系統(tǒng)為模塊化，可自由搭配擴(kuò)充容量，從機(jī)逆變器可以為一個或多個從機(jī)逆變器的并聯(lián)。各逆變器只要交流輸出端接并聯(lián)交流電纜一起連接到負(fù)載即可，各逆變器之間無需額外通信。本發(fā)明采用創(chuàng)新的逆變器控制方法，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在各種不同負(fù)載情況下的輸出電流自動調(diào)節(jié)和穩(wěn)定工作，整個控制過程簡單又可靠。


本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢將通過下面結(jié)合附圖和實(shí)施例的描述而變得更加明顯，其中圖I為本發(fā)明一個實(shí)施例的離網(wǎng)型的直流轉(zhuǎn)交流系統(tǒng)的主機(jī)逆變器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖2為本發(fā)明一個實(shí)施例的離網(wǎng)型的直流轉(zhuǎn)交流系統(tǒng)的從機(jī)逆變器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明一個實(shí)施例的離網(wǎng)型的直流轉(zhuǎn)交流系統(tǒng)的從機(jī)逆變器的控制流程圖。
具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，在以下的描述中闡述了更多的細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明顯然能夠以多種不同于此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況作類似推廣、演繹，因此不應(yīng)以此具體實(shí)施例的內(nèi)容限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。圖I為本發(fā)明一個實(shí)施例的離網(wǎng)型的直流轉(zhuǎn)交流系統(tǒng)的主機(jī)逆變器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明一個實(shí)施例的離網(wǎng)型的直流轉(zhuǎn)交流系統(tǒng)的從機(jī)逆變器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。需要注意的是，這些以及后續(xù)其他的附圖均僅作為示例，其并非是按照等比例的條件繪制的，并且不應(yīng)該以此作為對本發(fā)明實(shí)際要求的保護(hù)范圍構(gòu)成限制。請結(jié)合圖I和圖2所示，該離網(wǎng)型的直流轉(zhuǎn)交流系統(tǒng)主要包括一個主機(jī)逆變器100 (圖I)和一個或多個從機(jī)逆變器200 (圖2)。其中，主機(jī)逆變器100連接于一塊太陽能板101與用電負(fù)載102之間，用于在沒有市電電網(wǎng)的交流電壓的情況下，將太陽能板101產(chǎn)生的直流輸入電壓轉(zhuǎn)換為適用于負(fù)載102的交流輸出電壓。從機(jī)逆變器200的輸入端和與其數(shù)量相對應(yīng)的太陽能板101分別對應(yīng)連接，從機(jī)逆變器200的輸出端與主機(jī)逆變器100并聯(lián)，一起連接到負(fù)載102。各個從機(jī)逆變器200用于根據(jù)主機(jī)逆變器100的實(shí)際輸出電壓的大小自動調(diào)節(jié)從機(jī)逆變器200的輸出電流，使負(fù)載102獲得穩(wěn)定的工作電壓。如圖I所示，該主機(jī)逆變器100的內(nèi)部拓?fù)渲饕ǖ谝恢绷?直流模塊103、第一蓄電池104、第二直流-直流模塊105和直流-交流模塊106等。其中，第一直流-直流模塊103的輸入端與太陽能板101相連接，其輸出端連接第一蓄電池104，用于根據(jù)直流輸入電壓進(jìn)行最大功率點(diǎn)追蹤(MPPT)和對第一蓄電池104進(jìn)行充放電管理，將直流輸出電壓穩(wěn)定以符合第一蓄電池104輸入電壓的要求,例如24V。第二直流-直流模塊105的輸入端與第一直流-直流模塊103的輸出端相連接，用于將穩(wěn)定后的直流輸入電壓隔離升高，例如380V。直流-交流模塊106的輸入端與第二直流-直流模塊105的輸出端相連接，其輸出端與負(fù)載102相連接，用于將隔離升高后的直流輸入電壓轉(zhuǎn)換為適用于負(fù)載102的交流輸出電壓(正弦交流電壓)。該直流-交流模塊106可以為高頻橋，例如MOS管或IGBT的全橋或者半橋。還是如圖I所示，本實(shí)施例中的主機(jī)逆變器100還可以包括一些濾波元件，例如直流-交流模塊106與負(fù)載102之間設(shè)置有第一 LC濾波電路107，另外直流-交流模塊106的輸入端也可設(shè)置有濾波電容等。如圖2所示，各個從機(jī)逆變器200的內(nèi)部拓?fù)渲饕ǖ谌绷?直流模塊201、第二蓄電池202、第一逆變模塊203和第二逆變模塊204等。其中，各個從機(jī)逆變器200的第三直流-直流模塊201的輸入端分別與一塊太陽能板101對應(yīng)連接，其輸出端分別連接第二蓄電池202，用于根據(jù)直流輸入電壓進(jìn)行最大功率點(diǎn)追蹤(MPPT)和對第二蓄電池202進(jìn)行充放電管理，將直流輸出電壓穩(wěn)定以符合第二蓄電池202輸入電壓的要求,例如24V等。第一逆變模塊203可以為交錯反激電路，其輸入端與第三直流-直流模塊201的輸出端相連接，用于將穩(wěn)定后的直流輸入電壓轉(zhuǎn)換為正弦饅頭波電流。第二逆變模塊204可以為工頻橋，例如使用晶閘管的全橋，其輸入端與第一逆變模塊203的輸出端相連接，其輸出端與負(fù)載102相連接，用于將正弦饅頭波電流轉(zhuǎn)換為完整正弦波電流。該從機(jī)逆變器200的全橋輸出為工頻，采用了晶閘管以后，可以避免電流反流入該從機(jī)逆變器200。該全橋也可以采用晶閘管和MOS管的混合，比如上橋臂使用晶閘管，而下橋臂使用MOS管。類似地，本實(shí)施例中的從機(jī)逆變器200也可以包括一些濾波元件，例如第二逆變模塊204與負(fù)載102之間設(shè)置有第二 LC濾波電路205，另外第二 LC濾波電路205與負(fù)載102之間還可設(shè)置有EMI/EMC濾波器206等。本發(fā)明的從機(jī)逆變器的輸出電流可以根據(jù)主機(jī)逆變器的實(shí)際輸出電壓的大小而自動調(diào)節(jié)。通過檢測主機(jī)逆變器輸出端的電壓、頻率和相位，將檢測到的電壓瞬時值和標(biāo)準(zhǔn)的電壓瞬時值比較，當(dāng)結(jié)果較小時，從機(jī)逆變器輸出電流給定變大而輸出更大的電流，反之 亦然。圖3為本發(fā)明一個實(shí)施例的離網(wǎng)型的直流轉(zhuǎn)交流系統(tǒng)的從機(jī)逆變器的控制流程圖。如圖3所示，該離網(wǎng)型的直流轉(zhuǎn)交流系統(tǒng)的從機(jī)逆變器的控制流程包括執(zhí)行步驟S301，從機(jī)逆變器AD采樣主機(jī)逆變器的輸出電壓及其自身的輸出電流；執(zhí)行步驟S302，從機(jī)逆變器獲取主機(jī)逆變器的輸出電壓的頻率和相位，從機(jī)逆變器鎖相；執(zhí)行步驟S303，將獲取的主機(jī)逆變器的輸出電壓的瞬時值與鎖相后的標(biāo)準(zhǔn)的電壓瞬時值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果確定從機(jī)逆變器電流給定值；執(zhí)行步驟S304，從機(jī)逆變器將輸出電流與電流給定值作差；執(zhí)行步驟S305，根據(jù)電流誤差結(jié)果，進(jìn)行比例積分(PI)計算，獲得調(diào)制波；執(zhí)行步驟S306，通過調(diào)制波獲得對第一逆變模塊中的開關(guān)管的驅(qū)動信號；執(zhí)行步驟S307，向開關(guān)管輸出驅(qū)動信號，完成對系統(tǒng)直流至交流轉(zhuǎn)換的控制。其中，標(biāo)準(zhǔn)的電壓瞬時值可以以表格形式存儲在主機(jī)、從機(jī)逆變器中。上述執(zhí)行流程的要點(diǎn)可簡要?dú)w納為由檢測到的電壓瞬時值和標(biāo)準(zhǔn)的電壓瞬時值的差值確定電流給定值；然后將實(shí)際輸出電流和該電流給定值作差；根據(jù)電流誤差，進(jìn)行比例積分計算，獲得調(diào)制波；通過調(diào)制波獲得例如交錯反激電路的第一逆變模塊中的開關(guān)管的驅(qū)動信號；然后向開關(guān)管輸出驅(qū)動信號，完成對系統(tǒng)電力轉(zhuǎn)換的控制。本發(fā)明將多個并聯(lián)連接到負(fù)載的逆變器分為一個主機(jī)逆變器與一個或多個從機(jī)逆變器，其中從機(jī)逆變器將主機(jī)逆變器中采用的直流-交流模塊改為采用只能單向?qū)ǖ牡诙孀兡K，避免各逆變器之間出現(xiàn)電流環(huán)流，反流入該從機(jī)逆變器，對逆變器造成損害。本發(fā)明的系統(tǒng)為模塊化，可自由搭配擴(kuò)充容量，從機(jī)逆變器可以為一個或多個從機(jī)逆變器的并聯(lián)。各逆變器只要交流輸出端接并聯(lián)交流電纜一起連接到負(fù)載即可，各逆變器之間無需額外通信。本發(fā)明采用創(chuàng)新的逆變器控制方法，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在各種不同負(fù)載情況下的輸出電流自動調(diào)節(jié)和穩(wěn)定工作，整個控制過程簡單又可靠。本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以 上實(shí)施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本發(fā)明權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種離網(wǎng)型的直流轉(zhuǎn)交流系統(tǒng)，包括 一個主機(jī)逆變器(100)，其連接于太陽能板(101)與負(fù)載(102)之間，用于將所述太陽能板(101)產(chǎn)生的直流輸入電壓轉(zhuǎn)換為適用于所述負(fù)載(102)的交流輸出電壓； 一個或多個從機(jī)逆變器(200)，其輸入端與一個或多個太陽能板(101)對應(yīng)連接，其輸出端與所述主機(jī)逆變器(100)并聯(lián)，一起連接到所述負(fù)載(102)，用于根據(jù)所述主機(jī)逆變器(100)的實(shí)際輸出電壓的大小自動調(diào)節(jié)所述從機(jī)逆變器(200)的輸出電流，使所述負(fù)載(102)獲得穩(wěn)定的工作電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流轉(zhuǎn)交流系統(tǒng)，其特征在于，所述主機(jī)逆變器(100)包括 第一直流-直流模塊(103)，其輸入端與所述太陽能板(101)相連接，其輸出端連接有一第一蓄電池(104)，用于根據(jù)所述直流輸入電壓進(jìn)行最大功率點(diǎn)追蹤和對所述第一蓄電池(104)進(jìn)行充放電管理,將所述直流輸出電壓穩(wěn)定以符合所述第一蓄電池(104)輸入電壓的要求； 第二直流-直流模塊(105)，其輸入端與所述第一直流-直流模塊(103)的輸出端相連接，用于將穩(wěn)定后的所述直流輸入電壓隔離升高； 直流-交流模塊(106)，其輸入端與所述第二直流-直流模塊(105)的輸出端相連接，其輸出端與所述負(fù)載(102)相連接，用于將隔離升高后的所述直流輸入電壓轉(zhuǎn)換為適用于所述負(fù)載(102)的所述交流輸出電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流轉(zhuǎn)交流系統(tǒng)，其特征在于，所述直流-交流模塊(106)為聞頻橋。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流轉(zhuǎn)交流系統(tǒng)，其特征在于，所述高頻橋為MOS管或IGBT的全橋或者半橋。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直流轉(zhuǎn)交流系統(tǒng)，其特征在于，所述直流-交流模塊(106)與所述負(fù)載(102)之間設(shè)置有第一 LC濾波電路(107)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直流轉(zhuǎn)交流系統(tǒng)，其特征在于，所述直流-交流模塊(106)的輸入端設(shè)置有濾波電容。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項所述的直流轉(zhuǎn)交流系統(tǒng)，其特征在于，各個所述從機(jī)逆變器(200)包括 第三直流-直流模塊(201)，其輸入端與所述太陽能板(101)對應(yīng)連接，其輸出端分別連接有一第二蓄電池(202)，用于根據(jù)所述直流輸入電壓進(jìn)行最大功率點(diǎn)追蹤和對所述第二蓄電池(202)進(jìn)行充放電管理，將所述直流輸出電壓穩(wěn)定以符合所述第二蓄電池(202)輸入電壓的要求； 第一逆變模塊(203)，其輸入端與所述第三直流-直流模塊(201)的輸出端相連接，用于將穩(wěn)定后的所述直流輸入電壓轉(zhuǎn)換為正弦饅頭波電流； 單向?qū)ǖ牡诙孀兡K(204)，其輸入端與所述第一逆變模塊(203)的輸出端相連接，其輸出端與所述負(fù)載(102)相連接，用于將所述正弦饅頭波電流轉(zhuǎn)換為完整正弦波電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的直流轉(zhuǎn)交流系統(tǒng)，其特征在于，所述第一逆變模塊(203)為交錯反激電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的直流轉(zhuǎn)交流系統(tǒng)，其特征在于，所述第二逆變模塊(204)為工頻橋。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的直流轉(zhuǎn)交流系統(tǒng)，其特征在于，所述工頻橋為使用晶閘管的全橋。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的直流轉(zhuǎn)交流系統(tǒng)，其特征在于，所述第二逆變模塊(204)與所述負(fù)載(102)之間設(shè)置有第二 LC濾波電路(205)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的直流轉(zhuǎn)交流系統(tǒng)，其特征在于，所述第二LC濾波電路(205)與所述負(fù)載(102)之間設(shè)置有EMI/EMC濾波器(206)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種離網(wǎng)型的直流轉(zhuǎn)交流系統(tǒng)，包括一個主機(jī)逆變器，其連接于太陽能板與負(fù)載之間，用于將太陽能板產(chǎn)生的直流輸入電壓轉(zhuǎn)換為適用于負(fù)載的交流輸出電壓；一個或多個從機(jī)逆變器，其輸入端與一個或多個太陽能板對應(yīng)連接，其輸出端與主機(jī)逆變器并聯(lián)，一起連接到負(fù)載，用于根據(jù)主機(jī)逆變器的實(shí)際輸出電壓的大小自動調(diào)節(jié)從機(jī)逆變器的輸出電流，使負(fù)載獲得穩(wěn)定的工作電壓。本發(fā)明以模塊化可自由并聯(lián)擴(kuò)充，無需各逆變器之間的通信，控制簡單可靠，能夠適應(yīng)多種負(fù)載變化情況。
文檔編號H02M3/315GK102882414SQ20121036370
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者羅宇浩, 祁飚杰 申請人:浙江昱能光伏科技集成有限公司