適用于沖擊性負載的離網型光伏逆變器的制造方法
【專利摘要】本實用新型的名稱為適用于沖擊性負載的離網型光伏逆變器，屬于光伏發電【技術領域】。它主要是解決傳統離網型光伏逆變器由于直流側功率不足，而不能用于波動負荷（均值小于直流側功率、峰值大于直流側功率）的情形。它的主要特征是：包括依次連接的直流支撐電容、逆變橋、交流濾波電感電路、交流濾波電容電路、交流負載開關；在所述的直流支撐電容兩端并聯一個直流超級電容電路；還包括依次連接的電壓電流調理電路、數字信號處理器、驅動電路，電壓電流調理電路的輸入端與交流負載開關的輸入端連接，驅動電路的輸出端與逆變橋的控制端連接。本實用新型可對用戶的沖擊性負荷供電，確保這類負荷（如重載電機啟動瞬間）能夠正常工作。
【專利說明】適用于沖擊性負載的離網型光伏逆變器
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于光伏發電【技術領域】，具體涉及一種適用于沖擊性負載的離網型光伏逆變器。在負載出現短時或者周期性較大的功率峰值時，也能保證交流側輸出穩定，從而確保用戶穩定用電。
【背景技術】
[0002]太陽能發電初始為直流形式，經過光伏逆變器后，轉換為交流電供用戶使用。在純離網的光伏發電系統中，由于沒有主電網，系統只有單一的光伏能源，用戶負載完全由離網型光伏逆變器供電，此時光伏逆變器的輸出穩定性至關重要。
[0003]用戶負載有多種樣式，對于一些沖擊性負載(比如電機):其功率均值較小，但啟動瞬間功率極大、平穩運行后功率會出現周期性的較大峰值。傳統的離網型光伏逆變器沒有儲能裝置，直流側功率小于負載功率峰值時，引起直流側電壓急劇減小，出現不正常供電，導致周期性的停機甚至損壞負載。
【發明內容】
[0004]本實用新型針對現有技術的不足，在離網型光伏逆變器主電路及控制系統上進行改進，提供一種可短時輸出較大功率，以適用于沖擊性負載的離網型光伏逆變器。
[0005]為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是:一種適用于沖擊性負載的離網型光伏逆變器，包括依次連接的直流支撐電容、逆變橋、交流濾波電感電路、交流濾波電容電路、交流負載開關，其特征是:在所述的直流支撐電容兩端并聯一個直流超級電容電路；還包括依次連接的電壓電流調理電路、數字信號處理器、驅動電路，電壓電流調理電路的輸入端與交流負載開關的輸入端連接，驅動電路的輸出端與逆變橋的控制端連接。
[0006]本實用新型的技術方案中所述的直流支撐電容電路由電容值大于I法拉的超級電容構成。
[0007]本實用新型在直流側增加直流超級電容電路，使直流側具備儲能作用。同時修正控制系統，在負載功率較大時，使直流超級電容電路迅速放電提供所需功率；在負載平穩時，給直流超級電容電路充電，同時，電壓電流調理電路采集到信號，送往數字信號處理器進行運算，產生控制信號，經驅動電路用于控制逆變橋，對光伏組件進行最大功率跟蹤(MPPT)0
[0008]現有技術在啟動重載電機時，會出現電機不能啟動；在負載功率短時或者周期性較大時，會引起逆變器保護停機。為應對這種短時的負載功率較大問題，目前需額外安裝大量光伏組件，不僅價格昂貴，在負載平穩不需要這部分功率時，又造成巨大浪費。
[0009]本實用新型相比現有技術具有以下優點:(I)不改變離網型逆變器的主電路拓撲，僅增大直流支撐電容值；(2)采用獨特的輸出電壓控制方法，針對電壓諧波做專門控制，改善輸出電壓諧波。【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是離網型光伏發電系統圖。
[0011]圖2是本實用新型離網型光伏逆變器的電路圖。
[0012]圖3是控制算法框圖。
[0013]圖中:光伏組件1、逆變器2、用戶負載3、直流超級電容電路4、直流支撐電容5、逆變橋6、交流濾波電感電路7、交流濾波電容電路8、交流負載開關9、用戶負載10、電壓電流調理電路11、數字信號處理器12、驅動電路13、內置相位14、旋轉坐標變換15、FFT 16、內環基波電壓調節17、內環諧波電壓調節18、三維空間矢量發生器19、MPPT20、功率匹配判斷21。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
[0015]如圖1所示，光伏組件I產生直流電能，經過離網型光伏逆變器2轉換為交流電，供給用戶負載3使用。為便于理解，用典型負載電機代表用戶負載。
[0016]如圖2所示，本實用新型離網型光伏逆變器由依次連接的直流超級電容電路4、直流支撐電容5、逆變橋6、交流濾波電感電路7、交流濾波電容電路8、交流負載開關9、用戶負載10、電壓電流調理電路11、數字信號處理器12、驅動電路13構成。其中，直流支撐電容
5、逆變橋6、交流濾波電感電路7、交流濾波電容電路8、交流負載開關9部分，與現有離網型光伏逆變器中的相同。不同是，在直流支撐電容5兩端并聯一個直流超級電容電路4，如果用戶的負載功率短時超過直流輸入功率，則由直流超級電容電路4補償功率的缺口，從而使得交流側電壓、頻率得以穩定，這樣用戶的負荷才能正常工作。電壓電流調理電路11、數字信號處理器12、驅動電路13為常規電路。直流支撐電容電路4由電容值大于I法拉的超級電容構成。
[0017]如圖3所示，設備的工作過程如下。
[0018]電壓電流調理電路11采集到信號，送往數字信號處理器12進行運算，產生控制信號，經驅動電路13用于控制逆變橋6。數字信號處理器12對信號進行以下處理:
[0019]內置相位14作為旋轉坐標變換15的變換角度，交流電流ifa、ifb、ifc，經旋轉坐標換15后，得到ifd、ifq、IfO0
[0020]直流電壓Udc、直流電流Idc經MPPT模塊20后，得到當前太陽的最大功率，經功率匹配判斷21后，得到總輸入功率能否滿足用戶負載功率(由ifd表征)需求的判定。判定原則如下:當前太陽最大功率和直流超級電容電路功率總和，與用戶負載功率比較。如大于用戶負載功率，則繼續運行；如小于用戶負載功率，則停機。
[0021]交流電壓Usa、Usb、Use、經旋轉坐標換15后,得到Usd、Usq、UsO。
[0022]Usd、Usq、UsO 經 FFT 模塊 16，得到基波成分 UsdO、UsqO、UsOO,諧波成分 Usdh、Usqh、UsOh ；
[0023]UsdO、UsqO、UsOO 經內環基波電壓 17 調節得到 UrdO、UrqO、UrOO。
[0024]Usdh、Usqh、UsOh 經內環諧波電壓 18 調節得到 Urdh、Urqh、UrOh。
[0025]UrdO與Urdh相加得到Urd，UrqO與Urqh相加得到Urq，UrOO與UrOh相加得到UrO0[0026]Urd.Urq.UrO經三維空間矢量發生器19后得到最終的控制信號，經驅動電路13，用來驅動逆變橋6。
[0027]本實用新型采用直流超級電容電路后，能夠輸出瞬時大功率，從而啟動電機類負荷。同時，對于一些周期波動負荷、流動的云朵遮擋太陽等，本實用新型也能很好的提供負載峰值功率與太陽功率之間的缺口，從而提高離網型光伏逆變器的輸出穩定性，拓寬了設備的使用范圍。
[0028]例如，在遠離城市的石油采油場，電網鋪設成本很高，使用該離網光伏逆變器，能夠穩定的驅動用戶重載電機的啟動、運行，其啟動瞬時功率能夠達到額定值的三倍以上。電機正常工作后，因采油過程的特點，負荷呈周期波動特點，使用該離網型光伏逆變器能夠穩定的驅動采油機運行。
【權利要求】
1.一種適用于沖擊性負載的離網型光伏逆變器，包括依次連接的直流支撐電容(5)、逆變橋(6)、交流濾波電感電路(7)、交流濾波電容電路(8)、交流負載開關(9)，其特征是:在所述的直流支撐電容(5)兩端并聯一個直流超級電容電路(4);還包括依次連接的電壓電流調理電路(11)、數字信號處理器(12)、驅動電路(13)，電壓電流調理電路(11)的輸入端與交流負載開關(9)的輸入端連接，驅動電路(13)的輸出端與逆變橋(6)的控制端連接。
2.根據權利要求1所述的適用于沖擊性負載的離網型光伏逆變器，其特征是:所述的直流支撐電容電路(4)由電容值為大于I法拉的超級電容構成。
【文檔編號】H02M7/5387GK203722508SQ201420071517
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年2月19日 優先權日:2014年2月19日
【發明者】湯全國, 袁澤強, 薛建科 申請人:湖北追日電氣股份有限公司