同步高频高效微型并网光伏逆变器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种同步高频高效微型并网光伏逆变器，包括光伏组件、微分叠加电路、低通滤波电路，所述光伏组件通过微分叠加电路按照电网正弦电压波形产生电压微分进行叠加，用阶梯波逼近正弦波输出的正弦电压通过低通滤波电路形成交流电压，本实用新型的有益效果在于：设计合理、电路简单、容易实现、故障率低、安全性佳、转换效率高、启动快、物理性能佳，带负载适应性与稳定性强。
【专利说明】同步高频高效微型并网光伏逆变器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种逆变器，尤其涉及一种同步高频高效微型并网光伏逆变器。
【背景技术】
[0002]市面上的逆变器电路复杂、不容易实现、设计不合理、安全性差、转换效率低、启动慢、物理性能差、故障率高，带负载适应性与稳定性差。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于解决市面上的逆变器电路复杂、不容易实现、设计不合理、安全性差、转换效率低、启动慢、物理性能差、故障率高，带负载适应性与稳定性差的不足而提供的一种新型的同步闻频闻效微型并网光伏逆变器。
[0004]本实用新型是通过以下技术方案来实现的:一种同步高频高效微型并网光伏逆变器，包括光伏组件、微分叠加电路、低通滤波电路，所述光伏组件通过微分叠加电路按照电网正弦电压波形产生电压微分进行叠加，用阶梯波逼近正弦波输出的正弦电压通过低通滤波电路形成交流电压。
[0005]进一步地，所述微分叠加电路包括塔形波产生电路、电压切割电路、电压补偿电路、宝塔波电压电路、宝塔波驱动信号产生电路，所述塔形波产生电路，实际上是一个电容升压网络，为了简化说明，以电源V3、V5、V7、V9、V11、V13、V15、V17代表网络电容上的电压，MOS管Q4、Q6、Q8、QlO组成4阶电容网络的正臂，MOS管Q2、Q5、Q7、Q9组成4阶电容网络的负臂，其中Q6、Q5、V7、V9、D3、D4组成了电容网络的一阶，从下到上阶数递增；
[0006]所述电压切割电路是正弦波切割宝塔波的实际电路，MOS管Q5、Q6、TXl组成了电压切割电路，加在变压器TXl原边和地之间的是宝塔波电压VI，Q5、Q6栅极加包络为馒头波的方波驱动信号V4、V5，V5滞后V4半个周期；
[0007]所述电压补偿电路的功率MOS管Q5、Q6和磁芯变压器TXl组成了主电路，UC1825控制芯片输出的调制信号0UT_A、0UT_B通过变压器TX2加到Q5、Q6的栅极，V2是输入正弦波电压Vi，Q6的源极接地；
[0008]所述宝塔波电压电路为C1-C7、C9共8个电压源V3、V5、V7、V9、V11、V13、V15、V17，幅值31OV的正负对称直流电压V7、V8通过Q4、Q3分别对电容网络的正、负臂充电，然后正、负臂上各阶中的MOS管从右到左依次导通；
[0009]所述宝塔波驱动信号产生电路由4片16个LM339比较器组成，参考电压V2是直流电压，阻值相同的16个电阻串联后与V2并联，16个比较器的反相端顺序、依次接在串联电阻上，第I个比较器接I个电阻，第2个比较器接2个电阻，依次类推。
[0010]进一步地，所述光伏组件采用了精确的MPPT功能、APL功能，自动把太阳能板的功率调整到最大输出，只需将太阳能板直接连接到微分叠加电路上，无需再连接电池。
[0011]进一步地，所述光伏组件包括光度自动感知装置，所述太阳光度自动感知装置在太阳能电池板上的照射角度、光照强度的不同而产生不同的电流输出，可直接在LCD上显示出来，可以直观的看到太阳光感的强度。
[0012]进一步地，所述电压补偿电路内设有控制芯片，所述控制芯片的型号为UC1825控制芯片。
[0013]本实用新型的有益效果在于:设计合理、电路简单、容易实现、故障率低、安全性佳、转换效率高、启动快、物理性能佳，带负载适应性与稳定性强。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型同步高频高效微型并网光伏逆变器结构示意图；
[0015]图2为本实用新型塔形波产生电路示意图；
[0016]图3为本实用新型正弦波切割电路示意图；
[0017]图4为本实用新型接有WPM控制芯片的电压补偿电路示意图；
[0018]图5为本实用新型宝塔波电压电路示意图；
[0019]图6为本实用新型宝塔波驱动信号产生电路示意图；
[0020]附图标记:1、光伏组件；11、光度自动感知装置；2、微分叠加电路；21、塔形波产生电路；22、电压切割电路；23、电压补偿电路；24、宝塔波电压电路；25、宝塔波驱动信号产生电路；3、低通滤波电路。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图及【具体实施方式】对本实用新型做进一步描述:
[0022]如图1所示，一种同步高频高效微型并网光伏逆变器，包括光伏组件1、微分叠加电路2、低通滤波电路3，所述光伏组件I通过微分叠加电路2按照电网正弦电压波形产生电压微分进行叠加，用阶梯波逼近正弦波输出的正弦电压通过低通滤波电路3形成交流电压。
[0023]如图2、图3、图4、图5所示，所述微分叠加电路2包括塔形波产生电路21、电压切割电路22、电压补偿电路23、宝塔波电压电路24、宝塔波驱动信号产生电路25，所述塔形波产生电路21，实际上是一个电容升压网络，为了简化说明，以电源V3、V5、V7、V9、VI1、V13、V15、V17代表网络电容上的电压，MOS管Q4、Q6、Q8、QlO组成4阶电容网络的正臂，MOS管Q2、Q5、Q7、Q9组成4阶电容网络的负臂，其中Q6、Q5、V7、V9、D3、D4组成了电容网络的一阶，从下到上阶数递增；前10ms，电容网络的正臂启动，各阶MOS管栅极驱动信号导通时间随阶数增加按每次2ms递减，各阶MOS管栅极驱动信号延时时间按每次Ims递增，第一阶MOS管QlO的驱动信号V16的导通时间为10ms，延时时间为0ms，依此类推，QU Q3栅极所加驱动信号是周期20ms的等幅方波电压，前1ms期间，Ql饱和导通。在V16高电平期间(脉宽10ms，延时0ms)，QlO饱和导通，V15上的电压通过QlO的漏源极、D2、Ql的漏源极，在负载电阻Rl上产生持续时间10ms、幅值为V15的方形电压SI;在V12高电平期间(脉宽8ms，延时1ms)，Q8饱和导通，Vll上的电压通过Q8的漏源极、D6、Q1的漏源极，在负载电阻Rl上产生持续时间8ms、幅值为Vll的方形电压S2，S2左右地称地堆在SI之上；在V8高电平期间(脉宽6ms，延时2ms)，Q6饱和导通，V7上的电压通过Q6的漏源极、D3、Ql的漏源极，在负载电阻Rl上产生持续时间6ms、幅值为V7的方形电压S3，S3左右对称地堆在S2之上；在V4高电平期间(脉宽4ms，延时3ms)，Q4饱和导通，V3上的电压通过Q4的漏源极、Dl、Ql的漏源极，在负载电阻Rl上产生持续时间4ms、幅值为V3的方形电压S4，S左右对称地堆在S3之上；在前1ms到来的最后时刻，在负载电阻Rl上形成SI在下、S4在上、持续时间递减的宝塔波电压，后1ms期间，电容网络的负臂启动，同样道理，在负载电阻Rl上形成SI在上、S4在下、持续时间递减的负方向宝塔波电压，20ms到来的最后时刻，在电阻Rl上形成了一个完整的宝塔波电压；
[0024]所述电压切割电路22是正弦波切割宝塔波的实际电路，MOS管Q5、Q6、TX1组成了电压切割电路，加在变压器TXl原边和地之间的是宝塔波电压VI，Q5、Q6栅极加包络为馒头波的方波驱动信号V4、V5，V5滞后V4半个周期，V4、V5幅值的选择原则是:使得正弦波V4、V5刚好和塔形波Vl的内部直角边相切，前10ms，漏极所加正宝塔波电压Vl通过二极管DU Q5漏源极，加在负载电阻R3上，由于源极电压跟踪栅极电位，于是在电阻R3上形成与栅极波形的包络相同的正馒头波电压，相当于栅极电压在漏极宝塔波电压上切下来一个与栅极电压包络形状相同的正馒波电压；同样道理，后10ms，栅极电压在漏极宝塔波电压上切下来一个与栅极电压包络形状相同的负馒波电压，一个周期过后，在电阻R3上形成了一个完整的正弦波电压Voa，宝塔波电压Vl切下正弦波后剩余部份，其波形是8个小直角三角形，这些直角三角形的斜边都与时间轴重合，三角形的高度就是直角三角形斜边上的高，这些三角形电压通过TXl进行功率变换，选择适当变比，TXl付边所产生的双边带方波电压通过动态整电压，变成正负对称电压Vob，与宝塔波产生电路21中的输入直流电压并联，进行电能回馈；
[0025]所述电压补偿电路23的功率MOS管Q5、Q6和磁芯变压器TXl组成了主电路，UC1825控制芯片230输出的调制信号0UT_A、0UT_B通过变压器TX2加到Q5、Q6的栅极，V2是输入正弦波电压Vi，Q6的源极接地；在调制信号0UT_A、0UT_B的控制下，TXl原边和付边都产生包络为正弦波的双边带方波电压，适当选择TXl的变比，可使得付边方波幅值是需要的补偿电压，Q1-Q4接成动态整流电路，变压器付包络为正弦波的双边带方波电压加在Ql的漏极和负载电阻R9、R10的共同点之间，动态整流的输出电压一端在Vf点与输入电压V2相联,另一端在Vo点输出，输出电压Vo的幅值等于输入电压V2和动态整流输出电压之和；
[0026]变压器TXl的付边接有由Q1-Q4组成的动态整流电路，可将TXl附边产生的包络为正弦波的双边带方波电压整流为正弦波电压，适当选择TXl的变比，可使得动态整流电路输出的正弦波电压为额定输出电压和输入电压之差Vc (补偿电压Vc从Q3、Q4的源极取出)，此电压与输入电压同频、同相、同步，与输入电压Vi叠加后,形成额定输出电压Vo ；
[0027]所述宝塔波电压电路24为C1-C7、C9共8个电压源V3、V5、V7、V9、V11、V13、V15、V17,幅值310V的正负对称直流电压Tl、V8通过Q4、Q3分别对电容网络的正、负臂充电，然后正、负臂上各阶中的MOS管从右到左依次导通；所述宝塔波驱动信号产生电路由4片16个LM339比较器组成，参考电压V2是直流电压，阻值相同的16个电阻串联后与V2并联，16个比较器的反相端顺序、依次接在串联电阻上，第I个比较器接I个电阻，第2个比较器接2个电阻，依次类推。
[0028]优选地，所述光伏组件I采用了精确的MPPT功能、APL功能，自动把太阳能板的功率调整到最大输出，只需将太阳能板直接连接到微分叠加电路上，无需再连接电池。
[0029]优选地，所述光伏组件I包括光度自动感知装置11，所述太阳光度自动感知装置在太阳能电池板上的照射角度、光照强度的不同而产生不同的电流输出，可直接在LCD上显示出来，可以直观的看到太阳光感的强度。
[0030]优选地，所述电压补偿电路23内设有控制芯片，所述控制芯片的型号为UC1825控制芯片。
[0031]根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的【具体实施方式】，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。
【权利要求】
1.一种同步高频高效微型并网光伏逆变器，其特征在于:包括光伏组件、微分叠加电路、低通滤波电路，所述光伏组件通过微分叠加电路按照电网正弦电压波形产生电压微分进行叠加，用阶梯波逼近正弦波输出的正弦电压通过低通滤波电路形成交流电压。
2.根据权利要求1所述的同步高频高效微型并网光伏逆变器，其特征在于:所述微分叠加电路包括塔形波产生电路、电压切割电路、电压补偿电路、宝塔波电压电路、宝塔波驱动信号产生电路，所述塔形波产生电路，实际上是一个电容升压网络，为了简化说明，以电源 V3、V5、V7、V9、VI1、V13、V15、V17 代表网络电容上的电压，MOS 管 Q4、Q6、Q8、QlO 组成4阶电容网络的正臂，MOS管Q2、Q5、Q7、Q9组成4阶电容网络的负臂，其中Q6、Q5、V7、V9、D3、D4组成了电容网络的一阶，从下到上阶数递增； 所述电压切割电路是正弦波切割宝塔波的实际电路，MOS管Q5、Q6、TXl组成了电压切割电路，加在变压器TXl原边和地之间的是宝塔波电压VI，Q5、Q6栅极加包络为馒头波的方波驱动信号V4、V5，V5滞后V4半个周期； 所述电压补偿电路的功率MOS管Q5、Q6和磁芯变压器TXl组成了主电路，UC1825控制芯片输出的调制信号0UT_A、0UT_B通过变压器TX2加到Q5、Q6的栅极，V2是输入正弦波电压Vi，Q6的源极接地； 所述宝塔波电压电路为C1-C7、C9共8个电压源V3、V5、V7、V9、VI1、V13、V15、V17，幅值310 V的正负对称直流电压V7、V8通过Q4、Q3分别对电容网络的正、负臂充电，然后正、负臂上各阶中的MOS管从右到左依次导通； 所述宝塔波驱动信号产生电路由4片16个LM339比较器组成，参考电压V2是直流电压，阻值相同的16个电阻串联后与V2并联，16个比较器的反相端顺序、依次接在串联电阻上，第I个比较器接I个电阻，第2个比较器接2个电阻，依次类推。
3.根据权利要求1所述的同步高频高效微型并网光伏逆变器，其特征在于:所述光伏组件采用了精确的MPPT功能、APL功能，自动把太阳能板的功率调整到最大输出，只需将太阳能板直接连接到微分叠加电路上，无需再连接电池。
4.根据权利要求1所述的同步高频高效微型并网光伏逆变器，其特征在于:所述光伏组件包括太阳光度自动感知功能，所述太阳光度自动感知功能在太阳能电池板上的照射角度、光照强度的不同而产生不同的电流输出，可直接在LCD上显示出来，可以直观的看到太阳光感的强度。
5.根据权利要求2所述的同步高频高效微型并网光伏逆变器，其特征在于:所述电压补偿电路内设有控制芯片，所述控制芯片的型号为UC1825控制芯片。
【文档编号】H02S40/32GK204119151SQ201420443432
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年8月7日 优先权日:2014年8月7日
【发明者】余国献, 余国晓, 史明均 申请人:深圳广中能能源技术有限公司