本實(shí)用新型涉及光伏逆變電源領(lǐng)域，特別涉及一種光伏UPS離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

人類社會的每一次變革發(fā)展，都離不開新能源的使用，能源對科技發(fā)展以及人們的生活水平的提高起著極其重要的作用。在傳統(tǒng)能源中，以煤炭、石油。天然氣等化石能源為主，雖然傳統(tǒng)能源的使用促進(jìn)了工業(yè)發(fā)展，但同時也引發(fā)了一系列的生態(tài)環(huán)境惡化。化石能源的資源有限，在不合理的使用下，終究會耗盡。因此，為滿足能源需求的可持續(xù)發(fā)展，對新能源的研究已引起高度的重視。

在科技與互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的時代，需要大量不間斷工作的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器設(shè)施和工業(yè)設(shè)施。如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，電力電子設(shè)備如電磁閥以及壓力變送器等，這些設(shè)備的共同特點(diǎn)是需要穩(wěn)定的、不間斷的電力供應(yīng)。這些設(shè)備的穩(wěn)定工作對電網(wǎng)的穩(wěn)定性提出非常高的要求。電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定，臨時停電等緊急情況的出現(xiàn)都會造成大量設(shè)備的停止工作，甚至對設(shè)備造成損壞，對企業(yè)和社會造成極大的損失。

傳統(tǒng)的UPS（Uninterruptible Power System，即不間斷電源）電源在電網(wǎng)不穩(wěn)定時及時接入用電設(shè)備，由于蓄電池與電網(wǎng)的切換時間非常短，這樣便可實(shí)現(xiàn)對用電設(shè)備暫時的不間斷供電且保護(hù)重要設(shè)備不受損壞。當(dāng)用電設(shè)備較多且電網(wǎng)故障時間較長時，蓄電池容量有限進(jìn)而供電時間大大縮短，勢必會造成設(shè)備停機(jī)。

因而現(xiàn)有技術(shù)還有待改進(jìn)和提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本實(shí)用新型的目的在于提供一種光伏UPS離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)，可保證用電設(shè)備在電網(wǎng)故障時間較長時具有充足的電能供電，不會造成停機(jī)。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采取了以下技術(shù)方案：

一種光伏UPS離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)，包括太陽能電池板、EMI濾波器、用于跟蹤太陽能電池板的最大功率點(diǎn)的BUCK降壓電路、蓄電池、用于進(jìn)行同步整流的同步整流電路、用于將整流后的直流電逆變?yōu)榻涣麟姷娜珮蛲負(fù)潆娐贰MC濾波器、用于向所述同步整流電路提供第一驅(qū)動信號的驅(qū)動電路模塊、用于向全橋拓?fù)潆娐诽峁┑诙?qū)動信號的DSP控制器、以及用于驅(qū)動所述全橋拓?fù)潆娐返娜珮蜷_關(guān)管驅(qū)動模塊；

所述太陽能電池板、EMI濾波器、BUCK降壓電路、蓄電池、同步整流電路、全橋拓?fù)潆娐泛虴MC濾波器依次連接，所述EMC濾波器還分別連接負(fù)載和電網(wǎng)，所述驅(qū)動電路模塊連接所述同步整流電路，所述DSP控制器的EPWM模塊通過所述全橋開關(guān)管驅(qū)動模塊連接所述全橋拓?fù)潆娐贰?/p>

進(jìn)一步地，所述BUCK降壓電路包括第一開關(guān)管、第一二極管、第一電感、第一電容和第二二極管，所述第一開關(guān)管的漏極連接EMI濾波器和太陽能電池板的正極，所述第一開關(guān)管的源極通過第一電感連接所述第二二極管的正極和第一電容的一端，也連接所述第一二極管的負(fù)極，所述第一二極管的正極連接EMI濾波器和太陽能電池板的負(fù)極、第一電容的另一端、蓄電池的負(fù)極和同步整流電路，所述蓄電池的正極連接第二二極管的負(fù)極，也連接所述同步整流電路。

進(jìn)一步地，所述同步整流電路包括由第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管和第五開關(guān)管組成的第一電橋、變壓器、以及由第六開關(guān)管、第七開關(guān)管、第八開關(guān)管和第九開關(guān)管組成的第二電橋，所述第一電橋連接所述變壓器的原邊，還連接所述蓄電池的正極和負(fù)極、第二二極管的負(fù)極和第一電容的另一端，所述第二電橋連接所述變壓器的副邊，也連接所述全橋拓?fù)潆娐贰?/p>

進(jìn)一步地，所述全橋拓?fù)潆娐钒ǖ诙姼小⒌诙娙?、由第十開關(guān)管、第十一開關(guān)管、第十二開關(guān)管和第十三開關(guān)管組成的第三電橋、第三電感和第三電容，所述第二電感的一端連接所述第二電橋，所述第二電感的另一端連接第三電橋和第二電容的一端，所述第二電容的另一端連接第二電橋，也連接第三電橋，所述第三電橋還通過所述第三電感連接第三電容的一端、EMC濾波器和負(fù)載的一端，所述負(fù)載的另一端連接EMC濾波器和第三電橋，所述第三電容的另一端也連接所述EMC濾波器和第三電橋。

優(yōu)選的，所述光伏UPS離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)還包括過壓保護(hù)模塊、過流保護(hù)模塊、過熱保護(hù)模塊、交流端電流采樣模塊、蓄電池電壓采樣模塊、母線電壓采樣模塊、電網(wǎng)檢測模塊和負(fù)載檢測模塊，所述過壓保護(hù)模塊、過流保護(hù)模塊和過熱保護(hù)模塊均與所述DSP控制器的GPIO模塊連接，所述交流端電流采樣模塊、蓄電池電壓采樣模塊、母線電壓采樣模塊、電網(wǎng)檢測模塊和負(fù)載檢測模塊均與所述DSP控制器的ADC模塊連接，所述電網(wǎng)檢測模塊還與所述DSP控制器的ECAP模塊連接，所述電網(wǎng)檢測模塊連接電網(wǎng)，所述負(fù)載檢測模塊連接負(fù)載。

優(yōu)選的，所述DSP控制器的GPIO模塊還連接有LCD顯示模塊，所述DSP控制器的UART模塊還連接有串口通信模塊。

具體的，所述DSP控制器的型號為TMS320F2808。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型提供的光伏UPS離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)，通過增加太陽能為蓄電池的充電功能，在不增加成本的情況下，用戶可根據(jù)不同的工作要求選擇離網(wǎng)逆變器的工作模式，用戶自主選擇性高，LCD顯示與PC上位機(jī)可以實(shí)時監(jiān)控通信，提高系統(tǒng)的安全響應(yīng)速度，而且具有易于設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，功能模塊化，外部設(shè)備接入復(fù)雜度低，成本低，適合推廣應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型所提供的光伏UPS離網(wǎng)逆變器的原理框圖。

圖2為本實(shí)用新型所提供的光伏UPS離網(wǎng)逆變器中，所述BUCK降壓電路、同步整流電路和全橋拓?fù)潆娐返碾娐吩韴D。

圖3為本實(shí)用新型所提供的光伏UPS離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的工作流程圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型提供一種光伏UPS離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)，為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

請參閱圖1，本發(fā)明提供的光伏UPS離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)，包括太陽能電池板10、EMI濾波器20、用于跟蹤太陽能電池板的最大功率點(diǎn)的BUCK降壓電路30、蓄電池40、用于進(jìn)行同步整流的同步整流電路50、用于將整流后的直流電逆變?yōu)榻涣麟姷娜珮蛲負(fù)潆娐?0、EMC濾波器70、用于向所述同步整流電路50提供第一驅(qū)動信號的驅(qū)動電路模塊80、用于向全橋拓?fù)潆娐?0提供第二驅(qū)動信號的DSP控制器90、以及用于驅(qū)動所述全橋拓?fù)潆娐?0的全橋開關(guān)管驅(qū)動模塊100。

具體來說，所述太陽能電池板10提供的電流經(jīng)EMI濾波器20濾波后，傳遞至BUCK降壓電路30中，所述BUCK降壓電路30對太陽能電池板10進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤后，直接給所述蓄電池40供電，或者是直接輸入到同步整流電路50中進(jìn)行同步整流后，經(jīng)全橋拓?fù)潆娐?0進(jìn)行逆變?yōu)榻涣麟姾蠼o負(fù)載供電。

具體實(shí)施時，所述太陽能電池板10、EMI濾波器20、BUCK降壓電路30、蓄電池40、同步整流電路50、全橋拓?fù)潆娐?0和EMC濾波器70依次連接，所述EMC濾波器70還分別連接負(fù)載1和電網(wǎng)2，所述驅(qū)動電路模塊80連接所述同步整流電路50，所述DSP控制器90的EPWM模塊通過所述全橋開關(guān)管驅(qū)動模塊100連接所述全橋拓?fù)潆娐?0。

請參閱圖2，所述BUCK降壓電路30包括第一開關(guān)管Q1、第一二極管D1、第一電感L1、第一電容C1和第二二極管D2；所述第一開關(guān)管Q1的漏極連接EMI濾波器20和太陽能電池板10的正極，所述第一開關(guān)管Q2的源極通過第一電感L1連接所述第二二極管D2的正極和第一電容C1的一端，也連接所述第一二極管D1的負(fù)極，所述第一二極管D1的正極連接EMI濾波器20和太陽能電池板10的負(fù)極、第一電容C1的另一端、蓄電池40的負(fù)極和同步整流電路50（具體連接第一電橋），所述蓄電池40的正極連接第二二極管D2的負(fù)極，也連接所述同步整流電路50（具體連接第一電橋）。

所述EMI濾波器包括第二二極管D2、第四電容C4、第五電容C5和第一電阻R1，所述第二二極管D2的負(fù)極和第四電容C4的一端均連接所述太陽能電池板10的正極，所述第二二極管D2的正極和第四電容C4的另一端均連接所述太陽能電池板10的負(fù)極，所述第五電容C5和第一電阻R1的一端均連接所述太陽能電池板10的正極，也連接所述第一開關(guān)管Q1的漏極，所述第五電容C5和第一電阻R1的另一端均接地。

具體實(shí)施時，所述第一開關(guān)管采用PMOS管。

請繼續(xù)參閱圖2，所述同步整流電路50包括由第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3、第四開關(guān)管Q4和第五開關(guān)管Q5組成的第一電橋、變壓器T、以及由第六開關(guān)管Q6、第七開關(guān)管Q7、第八開關(guān)管Q8和第九開關(guān)管Q9組成的第二電橋，所述第一電橋連接所述變壓器T的原邊，還連接所述蓄電池40的正極和負(fù)極、第二二極管D2的負(fù)極和第一電容C1的另一端，所述第二電橋連接所述變壓器T的副邊，也連接所述全橋拓?fù)潆娐?0（具體連接第二電感L2）。

具體來說，同步整流電路50采用SG3525芯片提供第一驅(qū)動信號，并將第一驅(qū)動信號利用光耦隔離進(jìn)行放大處理，增加驅(qū)動能力，具體采用A3120光耦進(jìn)行光耦隔離驅(qū)動。

第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3、第四開關(guān)管Q4、第五開關(guān)管Q5、第六開關(guān)管Q6、第七開關(guān)管Q7、第八開關(guān)管Q8和第九開關(guān)管Q9均采用PMOS管。

請繼續(xù)參閱圖2，所述全橋拓?fù)潆娐?0包括第二電感L2、第二電容C2、由第第十開關(guān)管Q10、第十一開關(guān)管Q11、第十二開關(guān)管Q12和第十三開關(guān)管Q13組成的第三電橋、第三電感L3和第三電容C3，所述第二電感L2的一端連接所述第二電橋，所述第二電感L2的另一端連接第三電橋和第二電容C2的一端，所述第二電容C2的另一端連接第二電橋，也連接第三電橋，所述第三電橋還通過所述第三電感L3連接第三電容C3的一端、EMC濾波器70和負(fù)載1的一端，所述負(fù)載1的另一端連接EMC濾波器70和第三電橋，所述第三電容C3的另一端也連接所述EMC濾波器70和第三電橋。

所述EMC濾波器70包括第六電容C6、第七電容C7和第八電容C8，所述第六電容C6的一端連接所述負(fù)載1的一端、第七電容C7的一端和第二電感L2的一端，所述第六電容C6的另一端連接負(fù)載1的另一端、第八電容C8的一端和第三電橋，所述第七電容C7和第八電容C8的另一端均接地。

具體來說，所述第十開關(guān)管Q10、第十一開關(guān)管Q11、第十二開關(guān)管Q12和第十三開關(guān)管均采用NMOS管，由DSP控制器90輸出頻率二位20KHz的第二驅(qū)動信號驅(qū)動，采用單極性調(diào)制方法，上橋臂為工頻開關(guān)管，頻率為50Hz，下橋臂為高頻開關(guān)管，頻率為20KHz。

請繼續(xù)參閱圖1，所述光伏UPS離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)還包括過壓保護(hù)模塊110、過流保護(hù)模塊120、過熱保護(hù)模塊130、交流端電流采樣模塊140、蓄電池電壓采樣模塊150、母線電壓采樣模塊160、電網(wǎng)檢測模塊170和負(fù)載檢測模塊180，所述過壓保護(hù)模塊110、過流保護(hù)模塊120和過熱保護(hù)模塊130均與所述DSP控制器90的GPIO模塊連接，所述交流端電流采樣模塊140、蓄電池電壓采樣模塊150、母線電壓采樣模塊160、電網(wǎng)檢測模塊170和負(fù)載檢測模塊180均與所述DSP控制器90的ADC模塊連接，所述電網(wǎng)檢測模塊170還與所述DSP控制器90的ECAP模塊連接，所述電網(wǎng)檢測模塊170連接電網(wǎng)2，所述負(fù)載檢測模塊180連接負(fù)載1。

具體來說，所述過壓保護(hù)模塊110、過流保護(hù)模塊120和過熱保護(hù)模塊130均起保護(hù)作用，通過與DSP控制器40連接，可避免逆變器系統(tǒng)中電器元件發(fā)生損壞，所述交流端電流采樣模塊140、蓄電池電壓采樣模塊150和母線電壓采樣模塊160用于進(jìn)行電壓和電流采樣，并通過DSP控制器90的ADC模塊將電壓和電流等模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，從而進(jìn)一步在監(jiān)控界面顯示，實(shí)現(xiàn)對逆變器相關(guān)數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)控，所述電網(wǎng)檢測模塊170通過與DSP控制器90的ADC模塊連接，可實(shí)時監(jiān)測電網(wǎng)電壓，所述電網(wǎng)檢測模塊170通過與DSP控制器90的ECAP模塊連接，可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測電網(wǎng)頻率，所述負(fù)載檢測模塊180用于檢測負(fù)載電壓和電流。

請繼續(xù)參閱圖1，所述所述DSP控制器90的GPIO模塊還連接有LCD顯示模塊190，所述DSP控制器90的UART模塊還連接有串口通信模塊200，本實(shí)施例中，LCD顯示模塊190采用一LCD液晶屏，所述串口通信模塊采用RS232串口通信，通過LCD液晶屏進(jìn)行系統(tǒng)人機(jī)交互顯示，再加上采用RS232串口通信模塊，可以實(shí)現(xiàn)電腦監(jiān)控終端上位機(jī)對逆變器進(jìn)行集中式監(jiān)控。

優(yōu)選的，本實(shí)施例中，所述DSP控制器40的型號為TMS320F2808。

請繼續(xù)參閱圖1，本實(shí)用新型提供的光伏UPS離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)還包括輔助電源模塊210，所述輔助電源模塊采用UC3845反激式輔助電源，用于為系統(tǒng)各芯片提供穩(wěn)定的±15V及5V的直流電壓。

具體實(shí)施時，請參閱圖3，基于上述光伏UPS離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)，本實(shí)用新型還相應(yīng)提供一種光伏UPS離網(wǎng)逆變器的工作方法，所述逆變器采用DSP控制器，所述逆變器工作模式包括充電模式和供電模式，供電模式用于逆變器為負(fù)載供電，充電模式用于為蓄電池充電。其中供電模式包括電網(wǎng)供電模式和電池供電模式，充電模式包括太陽能充電模式，電網(wǎng)充電模式。充電模式與供電模式可同時進(jìn)行。

當(dāng)逆變器初次啟動時，逆變器檢測電網(wǎng)是否正常穩(wěn)定，若電網(wǎng)正常穩(wěn)定，則利用電網(wǎng)對負(fù)載進(jìn)行供電，同時檢測蓄電池電量是否充足，若電量充足則不需要同時開啟充電模式，反之則同時開啟充電模式。

若逆變檢測電網(wǎng)不正常，則開啟電池供電模式，在該模式下檢測電池電量是否充足，若不充足則開啟太陽能充電模式。

具體的，當(dāng)逆變器初次開機(jī)時，首先檢測電網(wǎng)電壓以及頻率是否正常，若一切正常，則開啟繼電器對負(fù)載進(jìn)行供電，同時檢測電池電量是否充足，若蓄電池電量充足，則不同時進(jìn)行充電；若電池電量不充足，優(yōu)先采用太陽能電板對蓄電池同時進(jìn)行充電，若檢測到太陽能電板未接入或者發(fā)電量過低，則開啟電網(wǎng)電壓充電模式。因此在電網(wǎng)供電模式下，可以同時利用太陽能或者電網(wǎng)對蓄電池進(jìn)行充電。

若逆變器開機(jī)時檢測到電網(wǎng)電壓以及頻率不正常，則采用電池供電模式，由蓄電池為負(fù)載端進(jìn)行供電，同時檢測電池電量是否充足，若蓄電池電量充足，則不同時進(jìn)行充電，若電池電量不充足，則開啟太陽能充電模式。

綜上所述，本實(shí)用新型提供的光伏UPS離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)，通過增加太陽能為蓄電池的充電功能，在不增加成本的情況下，用戶可根據(jù)不同的工作要求選擇離網(wǎng)逆變器的工作模式，用戶自主選擇性高，LCD顯示與PC上位機(jī)可以實(shí)時監(jiān)控通信，提高系統(tǒng)的安全響應(yīng)速度；而且具有易于設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，功能模塊化，外部設(shè)備接入復(fù)雜度低，成本低，適合推廣應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)。

可以理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其實(shí)用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。