專利名稱：基于新型z源逆變器的三相光伏并網系統的制作方法
技術領域：
本實用新型專利涉及太陽能發電技術領域，特別涉及基于新型Z源逆變控制器的智能發電系統。
背景技術：
目前，在我國現有的太陽能發電裝置中，以傳統的電壓源型逆變器和電流源型逆變器使用較為普遍，但是它們都存在自身原理上的缺陷如需要額外增加DC變換電路，使成本增加；以及在傳統逆變器中加入死區，會造成系統輸出電壓/電流的諧波畸變率較大
坐寸ο 因為Z源網絡具有很大的靈活性，近幾年得到了很大的發展，特別是針對光伏并網發電應用，基于Z源網絡衍生出了許多新型變流器，但是這類逆變器存在對Z源網絡中電容的耐壓值要求較高、啟動時系統的沖擊電流較大等缺點，這些缺點在一定程度上束縛了太陽能發電裝置的發展與應用。
發明內容
本實用新型旨在解決現有太陽能發電裝置存在成本高、輸出電壓/電流的諧波畸變率較大等技術問題，以提供一種成本低、輸入電壓范圍寬、無死區、系統輸出電能質量高的基于新型Z源逆變器的三相光伏并網系統。本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的。本實用新型的基于新型Z源逆變器的三相光伏并網系統，太陽能電池板I分別連接Z源逆變器2的第一輸入端和MPPT控制單元5，Z源逆變器2的輸出端連接LC濾波電路3的輸入端，后者的輸出端分別連接電網4、霍爾電壓傳感器10的第一輸入端和霍爾電流傳感器9的第一輸入端；電網4的第一輸出端連接霍爾電流傳感器9的第二輸入端,其第二輸出端連接霍爾電壓傳感器10的第二輸入端；霍爾電流傳感器9、霍爾電壓傳感器10和溫度、濕度數據采集模塊11的輸出端連接數據處理單元8 ;DSP控制模塊6的一對輸入輸出端連接MPPT控制單元5，另一對輸入輸出端連接數據處理單元8，DSP控制模塊6的另一路輸出端串接PWM信號驅動電路7和Z源逆變器2的第二輸入端。本實用新型的基于新型Z源逆變器的三相光伏并網系統，其中所述的Z源逆變器2由三相逆變橋15和Z源網絡16構成，其中三相逆變橋15的正端連接太陽能電池板I的正端，三相逆變橋15的負端連接Z源網絡16的電容一 Cl的負端，Z源網絡16的電容二 C2的正端連接太陽能電池板I的負端，電容一 Cl的正端和電容二 C2的負端之間并聯功率二極管D。本實用新型基于新型Z源逆變器的三相光伏并網系統的有益效果本實用新型采用新型的Z源逆變器拓撲結構作為電能變換單元，不僅克服了傳統控制器的不足，降低了成本，還有效地減小了 Z源儲能網絡中電容的體積和重量，并使得系統具有一些傳統逆變器所沒有的特性，如輸入電壓范圍寬、無死區，系統輸出電能質量高等，由這種逆變器構成的光伏發電裝置，在光伏并網發電應用上更具有優勢。同時，本實用新型集新型Z源逆變器和三點最小二乘法(最小二乘法是一種數學優化技術。它通過最小化誤差的平方和尋找數據的最佳函數匹配。三點最小二乘法即在最大功率點附近取出三組數據，對他們進行最小二乘法擬合運算，得到最優值。)于一體，在有效地減小裝置成本與重量的同時，完成太陽能電池的最大功率跟蹤與電網的反孤島效應，實現電能的聞速、聞性能的逆變，提聞并網的質量與安全。
圖I本實用新型之系統架構示意圖圖2本實用新型之Z源逆變器拓撲結構示意圖圖中標號說明·I太陽能電池板、2 Z源逆變器、3 LC濾波電路、4電網、5 MPPT控制單元、6、DSP控制模塊、7 PWM信號驅動電路、8數據處理單元、9霍爾電流傳感器、10霍爾電壓傳感器、11溫度、濕度數據采集模塊、12 6路PWM控制信號、15三相逆變橋、16 Z源網絡、17逆變器輸出、Cl電容一、C2電容二、D功率二極管、LI L2電感一 電感二、La Lc電感a 電感C、Ca Ce電容a 電容C、Ql Q6橋臂一 橋臂六
具體實施方式
本實用新型詳細結構、應用原理、作用與功效，參照附圖1-2，通過如下實施方式予以說明。本實用新型的基于新型Z源逆變器的三相光伏并網系統，太陽能電池板I分別連接Z源逆變器2的第一輸入端和MPPT控制單元5，Z源逆變器2的輸出端連接LC濾波電路3的輸入端，后者的輸出端分別連接電網4、霍爾電壓傳感器10的第一輸入端和霍爾電流傳感器9的第一輸入端；電網4的第一輸出端連接霍爾電流傳感器9的第二輸入端,其第二輸出端連接霍爾電壓傳感器10的第二輸入端；霍爾電流傳感器9、霍爾電壓傳感器10和溫度、濕度數據采集模塊11的輸出端連接數據處理單元8 ;DSP控制模塊6的一對輸入輸出端連接MPPT控制單元5，另一對輸入輸出端連接數據處理單元8，DSP控制模塊6的另一路輸出端串接PWM信號驅動電路7和Z源逆變器2的第二輸入端。Z源逆變器2由三相逆變橋15和Z源網絡16構成，其中三相逆變橋15的正端連接太陽能電池板I的正端，三相逆變橋15的負端連接Z源網絡16的電容一 Cl的負端，Z源網絡16的電容二 C2的正端連接太陽能電池板I的負端，電容一 Cl的正端和電容二 C2的
負端之間并聯功率二極管D。本實用新型集新型Z源控制器和最大功率點跟蹤控制(MPPT)于一體，包括功率變換單元、采樣單元、控制單元和驅動單元四個部分。整個系統具有電壓環和電流環雙閉環控制，采用高性能DSP控制模塊6作為主控制芯片，具有良好的反孤島效應機制。其中MPPT控制單元5利用高性能DSP控制模塊6結合“三點最小二乘法”算法實現最大功率跟蹤。其中電壓、電流雙閉環控制電路，利用霍爾電流傳感器9和霍爾電壓傳感器10采樣電流、電壓信號，經過處理后送入DSP控制模塊6中進行高速運算后，作為反饋信號，控制并網電能的相位、頻率等參數。參見附圖2，相比于常規逆變器，Z源逆變器通過逆變橋瞬間直通和關斷來實現升降壓功能，避免了普通逆變器因上下IGBT同時導通損壞器件的缺點，可以適應輸入電壓大范圍變化的需要，采用的單級變換電路相比于通常的Boost電路加逆變器的二級變換電路能量轉換效率較高。通過比較，該種拓撲結構電路，使得Z源網絡中的電容電壓值降低到幾十伏，降低了裝置的體積與重量，并且有效的抑制了常規Z源型逆變器啟動時的內在電流沖擊，對太陽能發電技術尤其是在高壓、大功率裝置中優勢明顯。參見附圖1，太陽能電池板 I輸出直流電經過由Z源網絡和三相“H”橋構成的新型Z源逆變電路2完成逆變，再經過LC濾波電路3濾除高頻諧波后并入電網4，實現光伏并網發電。高性能DSP控制模塊6作為整個系統的控制核心，主要完成以下四部分工作I.協調控制MPPT控制單元5檢測太陽能電池板輸出的電壓、電流信號，采用“三點最小二乘法”快速實現最大功率點跟蹤；2.控制數據處理單元8精確采樣和處理霍爾電流傳感器9、霍爾電壓傳感器10變換得到的數據，結合處理后的數據實現系統電流、電壓雙閉環控制；3.結合采樣得到數據生成六路PWM控制信號12，經過驅動電路7驅動后直接控制六個IGBT模塊通斷，實現DC-AC和DC-DC變換功能；4.快速采樣電網電壓、電流的相位、頻率，完成孤島效應檢測。整個系統以DSP作為主控制器，利用新型Z源逆變電路構成電能變換單元，不需額外增加DC變換電路，實現集DC-DC和DC-AC變換于一體的光伏發電裝置，實現電能的高效率變換與安全并網。綜上所述，本實用新型基于新型Z源逆變器的三相光伏并網系統，集新型Z源逆變器和三點最小二乘法于一體，在有效地減小裝置成本與重量的同時，完成太陽能電池的最大功率跟蹤與電網的反孤島效應，實現電能的聞速、聞性能的逆變，提聞并網的質量與安全。
權利要求1.基于新型Z源逆變器的三相光伏并網系統，其特征在于太陽能電池板(I)分別連接Z源逆變器(2)的第一輸入端和MPPT控制單元(5)，Z源逆變器(2)的輸出端連接LC濾波電路(3)的輸入端，后者的輸出端分別連接電網(4)、霍爾電壓傳感器(10)的第一輸入端和霍爾電流傳感器(9 )的第一輸入端；電網(4 )的第一輸出端連接霍爾電流傳感器(9 )的第二輸入端，其第二輸出端連接霍爾電壓傳感器(10)的第二輸入端；霍爾電流傳感器(9)、霍爾電壓傳感器(10)和溫度、濕度數據采集模塊(11)的輸出端連接數據處理單元(8);DSP控制模塊(6)的一對輸入輸出端連接MPPT控制單元(5)，另一對輸入輸出端連接數據處理單元(8)，DSP控制模塊(6)的另一路輸出端串接PWM信號驅動電路(7)和Z源逆變器(2)的第二輸入端。
2.根據權利要求2所述的基于新型Z源逆變器的三相光伏并網系統，其特征在于所述的Z源逆變器(2)由三相逆變橋(15)和Z源網絡(16)構成，其中三相逆變橋(15)的正端連接太陽能電池板(I)的正端，三相逆變橋(15)的負端連接Z源網絡(16)的電容一(Cl) 的負端，Z源網絡(16)的電容二(C2)的正端連接太陽能電池板(I)的負端，電容一(Cl)的正端和電容二(C2)的負端之間并聯功率二極管(D)。
專利摘要本實用新型的基于新型Z源逆變器的三相光伏并網系統，涉及太陽能發電技術領域，旨在解決現有太陽能發電裝置存在成本高、輸出電壓/電流的諧波畸變率較大等技術問題。本實用新型之Z源逆變器(2)連接LC濾波電路(3)，后者分別連接電網(4)、霍爾電壓傳感器(10)和霍爾電流傳感器(9)；電網(4)連接霍爾電流傳感器(9)和霍爾電壓傳感器(10)；霍爾電流傳感器(9)、霍爾電壓傳感器(10)和溫度、濕度數據采集模塊(11)的輸出端連接數據處理單元(8)；DSP控制模塊(6)連接MPPT控制單元(5)和數據處理單元(8)，DSP控制模塊(6)的輸出端串接PWM信號驅動電路(7)和Z源逆變器(2)。
文檔編號H02J3/38GK202678980SQ20122019957
公開日2013年1月16日 申請日期2012年5月7日 優先權日2012年5月7日
發明者雷霖 申請人:雷霖