CN202840997U

CN202840997U - 一种基于dsp的复合三级结构微型光伏逆变器

Info

Publication number: CN202840997U
Application number: CN 201220444196
Authority: CN
Inventors: 杨小卫; 赵云龙
Original assignee: Huzhou Taiyuan Green Energy Technology Co ltd
Current assignee: Huzhou Taiyuan Green Energy Technology Co ltd
Priority date: 2012-09-03
Filing date: 2012-09-03
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2022-09-03

Abstract

本实用新型涉及太阳能光伏发电领域，特别涉及一种基于DSP的复合三级结构微型光伏逆变器。本实用新型是通过以下技术方案得以实现的：一种基于DSP的复合三级结构微型光伏逆变器，包括太阳能电池接口、输入电压电流检测模块、升压变换模块、推挽变换模块、全桥逆变模块、输出滤波模块、输出电压电流检测模块、DSP控制模块，所述太阳能电池接口具有两个，升压变换模块为两个分别连接于相应太阳能电池接口的两个分升压变换模块。本实用新型能同时连接两个太阳能电池模块，因此，节省了微型逆变器在太阳能发电***中的应用，降低了成本。

Description

一种基于DSP的复合三级结构微型光伏逆变器

技术领域

本实用新型涉及太阳能光伏发电领域，特别涉及一种基于DSP的复合三级结构微型光伏逆变器。

背景技术

在传统的光伏发电***中，多个光伏电池板串联起来（一般为6-10个），连结到一个组串型光伏逆变器的直流输入端，经过逆变后，电能输送到电网上。这种方式存在着因日照不均及太阳能电池特性不均等问题导致输出功率下降，从而降低整体输出的功率。

市场上出现的对每块太阳能电池模块都配备一个太阳能微型逆变器，能达到整体太阳能电池输出功率最大，效率最高，如申请公布号为CN102074968A的发明专利申请所公开的光伏微型并网逆变器控制装置；又如申请公布号为CN102332841A的发明专利申请所公开的并网光伏微型逆变器；再如申请公布号为CN102522766A的发明专利申请所公开的反激式微型光伏逆变器；更又如，申请公布号为CN102624286A的发明专利申请所公开的微型逆变器。

上述微型逆变器都针对一个太阳能电池组件也设置，也即每个微型逆变器只能连接至一个太阳能电池组件，此种方式虽然有利于使太阳能电池的输出功率最大化，然而，在多个太阳能电池组件同时使用的时候，存在微型逆变器使用量较大的问题，从而使得太阳能发电***整体成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于DSP的复合三级结构微型光伏逆变器，它能同时连接两个太阳能电池模块，因此，节省了微型逆变器在太阳能发电***中的应用，降低了成本。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种基于DSP的复合三级结构微型光伏逆变器，包括太阳能电池接口、输入电压电流检测模块、升压变换模块、推挽变换模块、全桥逆变模块、输出滤波模块、输出电压电流检测模块、DSP控制模块，所述太阳能电池接口具有两个，升压变换模块为两个分别连接于相应太阳能电池接口的两个分升压变换模块。

上述技术方案中升压变换模块、推挽变换模块、全桥逆变模块三者构成复合三级结构，再加上两个分升压变换模块的设置，相当于在同一逆变器中集成两个MPPT电路，因此，能同时对两个太阳能电池模块进行最大功率点跟踪及逆变，从而减少了太阳能发电***中逆微型逆变器的使用量，进而降低了太阳能发电***的成本。

作为本实用新型的优选，所述每个分升压变换模块的电路都包括升压电感、第一开关MOS管、续流MOS管、第一解耦电容；第一开关MOS管D极与续流MOS管的S极连接至升压电感的输出端；第一开关MOS管S极与续流MOS管的D极之间连接有第一解耦电容；第一开关MOS管与续流MOS管的G极连接至DSP控制模块；升压电感的输入端具有通过输入电压电流检测模块连接至DSP控制模块的第一电流电压检测点。

DSP控制模块控制第一开关MOS管与续流MOS管的通断；每个分升压变换模块的第一开关MOS管与续流MOS管驱动信号互补对称，采用同步整流技术，提高了效率。

作为本实用新型的优选，所述推挽变换模块的电路包括变压器、第一原边开关MOS管、第二原边开关MOS管、副边谐振电感、副边谐振电容、输出整流管、第二解耦电容；第一原边开关MOS管的D极连接至变压器原边绕组的非同名端，第二原边开关MOS管的D极连接至变压器原边绕组的同名端；所述变压器原边绕组的中间抽头连接至两个所述续流MOS管的D极；第一原边开关MOS管与第二原边开关MOS管的S极都连接至两个第一开关MOS管的S极；第一原边开关MOS管与第二原边开关MOS管的G极连接至DSP控制模块；原边绕组的中间抽头还具有第二电压检测点。

DSP控制模块控制第一原边开关MOS管与第二原边开关MOS管的通断，且第一原边开关MOS管与第二原边开关MOS管互补对称间隔通断，且采用串联谐振软开关技术，提高了此级变换器的效率。

作为本实用新型的优选，所述全桥逆变模块包括并联于第二解耦电容的四个第二开关MOS管，分为第二开关MOS管一、第二开关MOS管二、第二开关MOS管三、第二开关MOS管四；第二开关MOS管一与第二开关MOS管三的D极连接至第二解耦电容的正极；第二开关MOS管二与第二开关MOS管四的S极连接至第二解耦电容的负极；第二开关MOS管一的S极连接至第二开关MOS管二的D极；第二开关MOS管三的S极连接至第二开关MOS管四的D极；所有所述第二开关MOS管的G极连接至DSP控制模块；第二开关MOS管一与第二开关MOS管三的D极还具有第三电压检测点。

作为本实用新型的优选，所述输出滤波模块包括一端连接于第二开关MOS管一的S极的第一滤波电感、一端连接于第二开关MOS管三的S极的第二滤波电感、连接于第一滤波电感的另一端与第二滤波电感的另一端之间的滤波电容、一端连接于第一滤波电感与滤波电容之间的第三滤波电感。

进行高频滤波，从而实现并网发电。

作为本实用新型的优选，所述第三滤波电感的另一端具有通过输出电压电流检测模块连接至DSP控制模块的第四电流电压检测点。

实现对电网电压电流相位的实时跟踪；DSP控制模块通过从第四电流电压检测点检测到的电流电压信息，采用正弦波脉宽调制技术控制四个第二开关MOS管的通断，从而实现DC/AC的逆变。

作为本实用新型的优选，所述DSP控制模块分为获取第一电流电压检测点及第二电流电压检测点电流电压信息的原边DSP控制模块、获取第三电流电压检测点及第四电流电压检测点电流电压信息的副边DSP控制模块；且两个所述第一开关MOS管、两个所述续流MOS管、所述第一原边开关MOS管、所述第二原边开关MOS管都连接至原边DSP控制模块；四个所述第二开关MOS管连接至副边DSP控制模块。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型能同时连接两个太阳能电池模块，并同时对这两个太阳能电池模块进行最大功率点跟踪，从而减小太阳能发电***中微型逆变器的应用，降低成本；

2、本实用新型复合三级结构的电路，减少了解耦电容的容量，有效的减小流过电解电容的电流，即纹波电流，降低发热量，从而具有降低电解电容温升、延长其工作寿命的效果；

3、综合运用了同步整流技术、串联谐振软开关技术，有效地降低损耗，提高了本实用新型的工作效率。

4、采用原副边两个DSP控制模块；有效的做到了原副边的电气隔离。

附图说明

图1是实施例各模块之间连接示意图；

图2是实施例复合三级结构的电路示意图。

图中，1、太阳能电池接口，2、输入电压电流检测模块，31、升压变换模块，32、推挽变换模块，33、全桥逆变模块，4、输出滤波模块，5、输出电压电流检测模块，6、DSP控制模块，61、原边DSP控制模块，62、副边DSP控制模块，311、分升压变换模块，3011、第一输入端，3012、第二输入端，3013、第三输入端，3014、第四输入端，3111、升压电感，3112、续流MOS管，3113、第一解耦电容，3114、第一开关MOS管，3015、第一电流电压检测点，3016、第二电流电压检测点，321、变压器，3211、中间抽头，3212、非同名端，3213、同名端，322、第一原边开关MOS管，323、第二原边开关MOS管，324、谐振电感，325、谐振电容，326、输出整流管，327、第二解耦电容，3017、第三电流电压检测点，331、第二开关MOS管一，332、第二开关MOS管二，333、第二开关MOS管三，334、第二开关MOS管四，41、第一滤波电感，42第二滤波电感，43、滤波电容，44、第三滤波电感，3018、第四电流电压检测点。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例：一种基于DSP的复合三级结构微型光伏逆变器，如图1所示，包括两个太阳能电池接口1、输入电压电流检测模块2、升压变换模块31、推挽变换模块32、全桥逆变模块33、输出滤波模块4、输出电压电流检测模块5、DSP控制模块6，结合图2，升压变换模块31为两个分别连接于相应太阳能电池接口1的两个分升压变换模块311；DSP控制模块6分为原边DSP控制模块61、副边DSP控制模块62。

如图2所示，每个分升压变换模块311的电路都具有两个输入端，分别为一个升压变换模块311电路的第一输入端3011与第二输入端3012，另一个升压变换模块311电路的第三输入端3013与第四输入端3014。

一个升压变换模块311电路包括一端连接于第一输入端3011的升压电感3111，升压电感3111的另一端连接于续流MOS管3112的S极；续流MOS管3112的D极与第二输入端3012之间连接有第一解耦电容3113，续流MOS管3112的S极与第二输入端3012之间连接有第一开关MOS管3114，第一开关MOS管3114的D极连接于续流MOS管3112的S极，第一开关MOS管3114的S极连接于第二输入端3012。

另一个升压变换模块311电路包括一端连接于第三输入端3013的另一升压电感3111，此升压电感3111的另一端连接于另一续流MOS管3112的S极，此续流MOS管3112的D极与第四输入端3014之间连接有另一第一解耦电容3113，且此续流MOS管3112的S极与第四输入端3014之间连接有另一第一开关MOS管3114，此第一开关MOS管3114的D极连接于相应续流MOS管3112的S极，此第一开关MOS管3114的S极连接于第四输入端3014。

两个续流MOS管3112的D极相连接，两个第一开关MOS管3114的S极相连接，两个第一开关MOS管3114的G极与两个续流MOS管3112的G极都连接于原边DSP控制模块61，且在第一输入端3011具有第一电流电压检测点3015，第三输入端3013具有另一个第一电流电压检测点3015，结合图1，两个第一电流电压检测点3015由输入电流电压检测模块2检测并将检测信息传至原边DSP控制模块61；两续流MOS管3112的D极上还具有便于原边DSP控制模块61获取该处电流电压信息的第二电流电压检测点3016。

两个续流MOS管3112与两个第一开关MOS管3114由原边DSP控制模块61控制开通与关断，且每个升压变换模块311电路的续流MOS管3112与第一开关MOS管3114都互补对称，间隔通断，并由于采用了同步整流技术而提高了分升压变换模块311的工作效率。

升压变换模块31的工作状态：

其中一个分升压变换模块311的状态：续流MOS管3112关断时，第一开关MOS管3114开通，升压电感3111处于储能状态，由第一解耦电容3113维持后级推挽变换模块32的电压；

而与此同时另一个分升压变换模块311的状态：第一开关MOS管3114关断，续流MOS管3112开通，第一解耦电容3113处于充电状态；

两个分升压变换模块311的工作状态相互交替。

推挽变换模块32的电路包括原边绕组的中间抽头3211连接至两续流MOS管3112的D极的变压器321，变压器321的原边绕组的非同名端3212连接至第一原边开关MOS管322的D极，原边绕组的同名端3213连接至第二原边开关MOS管323的D极，第一原边开关MOS管322的S极与第二原边开关MOS管323的S极都连接至第一开关MOS管3114的S极；第一原边开关MOS管322的G极与第二原边开关MOS管323的G极都连接至原边DSP控制模块61；变压器321的副边绕组还连接有谐振电感324与谐振电容325，及连接于谐振电感324与谐振电容325之间的由四个输出整流管326构成的整流电路，整流电路的两端之间还连接有第二解耦电容327，且在整流电路的一端还具有便于副边DSP控制模块62获取该处电流电压信息的第三电流电压检测点3017；第一原边开关MOS管322与第二原边开关MOS管323由原边DSP控制模块61控制开通与关断，且第一原边开关MOS管322与第二原边开关MOS管323间隔通断，采用了串联谐振软开关技术，提高了推挽变换模块32的工作效率。

一般性，升压变换模块31输出60V左右电压，经推挽变换模块32可升至400V左右，从而使得第二解耦电容327可采用低容量高压电容，从而有利于增加逆变器寿命。

全桥逆变模块包括并联于第二解耦电容327的四个第二开关MOS管，分为第二开关MOS管一331、第二开关MOS管二332、第二开关MOS管三333、第二开关MOS管四334；第二开关MOS管一331与第二开关MOS管三333的D极连接至第二解耦电容327的正极；第二开关MOS管二332与第二开关MOS管四334的S极连接至第二解耦电容327的负极；第二开关MOS管一331的S极连接至第二开关MOS管二332的D极；第二开关MOS管三333的S极连接至第二开关MOS管四334的D极；且四个第二开关MOS管的G极连接至副边DSP控制模块62。

输出滤波模块包括一端连接于第二开关MOS管一331的S极的第一滤波电感41、一端连接于第二开关MOS管三333的S极的第二滤波电感42、连接于第一滤波电感41的另一端与第二滤波电感42的另一端之间的滤波电容43、一端连接于第一滤波电感41与滤波电容43之间的第三滤波电感44；第三滤波电感44的另一端具有第四电流电压检测点3018，结合图1，第四电流电压检测点3018经输出电压电流检测模块5检测并将该处的电流电压信息传输至副边DSP控制模块62，副边DSP控制模块62通过从第四电流电压检测点3018获得的电流电压信息，采用正弦波脉宽调制技术控制四个第二开关MOS管的通断。

Claims

1.一种基于DSP的复合三级结构微型光伏逆变器，包括太阳能电池接口、输入电压电流检测模块、升压变换模块、推挽变换模块、全桥逆变模块、输出滤波模块、输出电压电流检测模块、DSP控制模块，其特征在于，所述太阳能电池接口具有两个，升压变换模块为两个分别连接于相应太阳能电池接口的两个分升压变换模块。

2.根据权利要求1所述的一种基于DSP的复合三级结构微型光伏逆变器，其特征在于，所述每个分升压变换模块的电路都包括升压电感、第一开关MOS管、续流MOS管、第一解耦电容；第一开关MOS管D极与续流MOS管的S极连接至升压电感的输出端；第一开关MOS管S极与续流MOS管的D极之间连接有第一解耦电容；第一开关MOS管与续流MOS管的G极连接至DSP控制模块；升压电感的输入端具有通过输入电压电流检测模块连接至DSP控制模块的第一电流电压检测点。

3.根据权利要求2所述的一种基于DSP的复合三级结构微型光伏逆变器，其特征在于，所述推挽变换模块的电路包括变压器、第一原边开关MOS管、第二原边开关MOS管、副边谐振电感、副边谐振电容、输出整流管、第二解耦电容；第一原边开关MOS管的D极连接至变压器原边绕组的非同名端，第二原边开关MOS管的D极连接至变压器原边绕组的同名端；所述变压器原边绕组的中间抽头连接至两个所述续流MOS管的D极；第一原边开关MOS管与第二原边开关MOS管的S极都连接至两个第一开关MOS管的S极；第一原边开关MOS管与第二原边开关MOS管的G极连接至DSP控制模块；原边绕组的中间抽头还具有第二电压检测点。

4.根据权利要求3所述的一种基于DSP的复合三级结构微型光伏逆变器，其特征在于，所述全桥逆变模块包括并联于第二解耦电容的四个第二开关MOS管，分为第二开关MOS管一、第二开关MOS管二、第二开关MOS管三、第二开关MOS管四；第二开关MOS管一与第二开关MOS管三的D极连接至第二解耦电容的正极；第二开关MOS管二与第二开关MOS管四的S极连接至第二解耦电容的负极；第二开关MOS管一的S极连接至第二开关MOS管二的D极；第二开关MOS管三的S极连接至第二开关MOS管四的D极；所有所述第二开关MOS管的G极连接至DSP控制模块；第二开关MOS管一与第二开关MOS管三的D极还具有第三电压检测点。

5.根据权利要求4所述的一种基于DSP的复合三级结构微型光伏逆变器，其特征在于，所述输出滤波模块包括一端连接于第二开关MOS管一的S极的第一滤波电感、一端连接于第二开关MOS管三的S极的第二滤波电感、连接于第一滤波电感的另一端与第二滤波电感的另一端之间的滤波电容、一端连接于第一滤波电感与滤波电容之间的第三滤波电感。

6.根据权利要求5所述的一种基于DSP的复合三级结构微型光伏逆变器，其特征在于，所述第三滤波电感的另一端具有通过输出电压电流检测模块连接至DSP控制模块的第四电流电压检测点。

7.根据权利要求6所述的一种基于DSP的复合三级结构微型光伏逆变器，其特征在于，所述DSP控制模块分为获取第一电流电压检测点及第二电流电压检测点电流电压信息的原边DSP控制模块、获取第三电流电压检测点及第四电流电压检测点电流电压信息的副边DSP控制模块；且两个所述第一开关MOS管、两个所述续流MOS管、所述第一原边开关MOS管、所述第二原边开关MOS管都连接至原边DSP控制模块；四个所述第二开关MOS管连接至副边DSP控制模块。