專利名稱：一種太陽能發(fā)電的并網(wǎng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及太陽能發(fā)電的并網(wǎng)技術(shù)，更具體地說是涉及一種太陽能發(fā)電的并網(wǎng)裝置。
背景技術(shù)：
太陽能作為一種綠色無污染的可再生能源跟其它能源相比，具有獨(dú)特的優(yōu)勢。太陽能具有“取之不盡，用之不竭”的巨大優(yōu)勢，越來越受到人們的青睞。運(yùn)用太陽能進(jìn)行光伏發(fā)電的模式目前主要有獨(dú)立運(yùn)行和并網(wǎng)發(fā)電兩種，其中獨(dú)立運(yùn)行模式需要有大容量的蓄電池作為儲(chǔ)能系統(tǒng)，并且穩(wěn)定性不高，而并網(wǎng)發(fā)電模式則是光伏發(fā)電的主流方向，但目前并網(wǎng)發(fā)電裝置存在造價(jià)成本高，穩(wěn)定性差等問題。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的光伏發(fā)電并網(wǎng)裝置造價(jià)成本高，穩(wěn)定性差的問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種太陽能發(fā)電的并網(wǎng)裝置。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案一種太陽能發(fā)電的并網(wǎng)裝置，設(shè)于太陽能光伏陣列的輸出端側(cè)，包括直流母線電容、三相逆變橋電路、交流濾波電路、工頻隔離變壓器以及控制器，所述直流母線電容與太陽能光伏陣列并聯(lián)；所述三相逆變橋電路的輸入端與直流母線電容的兩端相連；所述交流濾波電路的輸入端與三相逆變橋電路的輸出端相連；所述工頻隔離變壓器的輸入端與交流濾波電路的輸出端相連；所述工頻隔離變壓器的輸出端與電網(wǎng)相連；所述控制器的輸入端均與交流濾波電路的輸入端、工頻隔離變壓器的輸入端、太陽能光伏陣列以及直流母線電容的輸出端相連，所述控制器的輸出端與三相逆變橋電路相連。所述控制器包括運(yùn)算器、比較器、PI調(diào)節(jié)器以及三相脈沖調(diào)制器，所述運(yùn)算器的輸入端接收太陽能光伏陣列的輸出電流以及輸出電壓，所述比較器的輸入端與運(yùn)算器的輸出端相連；所述PI調(diào)節(jié)器的輸入端與比較器的輸出端相連；所述三相脈沖調(diào)制器的輸入端與PI調(diào)節(jié)器的輸出端相連，三相脈沖調(diào)制器的輸出端與三相逆變橋電路相連。所述三相脈沖調(diào)制器采用空間矢量脈寬調(diào)制模塊。與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本實(shí)用新型的一種太陽能發(fā)電的并網(wǎng)裝置，設(shè)于太陽能光伏陣列的輸出端側(cè)，包括直流母線電容、三相逆變橋電路、交流濾波電路、工頻隔離變壓器以及控制器，所述直流母線電容與太陽能光伏陣列并聯(lián)；所述三相逆變橋電路的輸入端與直流母線電容的兩端相連；所述交流濾波電路的輸入端與三相逆變橋電路的輸出端相連；所述工頻隔離變壓器的輸入端與交流濾波電路的輸出端相連；所述工頻隔離變壓器的輸出端與電網(wǎng)相連；所述控制器的輸入端均與交流濾波電路的輸入端、工頻隔離變壓器的輸入端、太陽能光伏陣列以及直流母線電容的輸出端相連，所述控制器的輸出端與三相逆變橋電路相連。太陽能光伏陣列產(chǎn)生的直流電通過直流母線電容的穩(wěn)壓，并濾除直流電中的諧波成分后，三相逆變橋電路將直流電轉(zhuǎn)換為跟電網(wǎng)同頻同相的交流電，通過交流濾波電路將三相交流電中的高次諧波濾除，最后并入電網(wǎng)。這樣在并網(wǎng)過程中，能夠?qū)⑸釗p壞減少到最小以保證最大的電能輸出，并保證輸入到電網(wǎng)中的電能具有最低的諧波含量。本實(shí)用新型的并網(wǎng)裝置采用單級(jí)性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，這樣硬件成本就會(huì)大大降低。而控制器采用最大功率跟蹤算法簡稱MPPT，這樣就可以保證太陽能光伏陣列輸出的功率總是達(dá)到最大值。同時(shí)，出于安全性考慮，在算法中加入了孤島效應(yīng)的防護(hù)措施，可以使系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。

圖I是本實(shí)用新型的一種太陽能發(fā)電的并網(wǎng)裝置的原理示意圖；圖2是本實(shí)用新型的直流母線電容、三相逆變橋電路、交流濾波電路以及工頻隔離的電路示意圖；圖3是本實(shí)用新型的控制器的控制結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。請(qǐng)參閱圖I、圖2所示的一種太陽能發(fā)電的并網(wǎng)裝置，設(shè)于太陽能光伏陣列20的輸出端側(cè)，包括直流母線電容11、三相逆變橋電路12、采用LCL型的交流濾波電路13、工頻隔離變壓器14以及控制器15，直流母線電容11與太陽能光伏陣列20并聯(lián)，三相逆變橋電路12的輸入端與直流母線電容11的兩端相連，交流濾波電路13的輸入端與三相逆變橋電路12的輸出端相連，工頻隔離變壓器14的輸入端與交流濾波電路13的輸出端相連，工頻隔離變壓器14的輸出端與電網(wǎng)21相連，控制器15的輸入端分別與交流濾波電路13的輸入端、工頻隔離變壓器14的輸入端、太陽能光伏陣列20以及直流母線電容11的輸出端相連，控制器15的輸出端與三相逆變橋電路12相連，三相逆變橋電路12主要由六路絕緣柵雙極型晶體管Tl、T2、T3、T4、T5、T6組成。控制器15控制輸出驅(qū)動(dòng)三相逆變橋電路12的六路絕緣柵雙極型晶體管關(guān)斷。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單，用一個(gè)功率變換環(huán)節(jié)就可實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤控制和并網(wǎng)逆變，因而具有較高的轉(zhuǎn)換效率。而且在交流濾波電路13之后加了工頻隔離變壓器14，工頻隔離變壓器14不僅可以降低直流母線電壓，還能夠?qū)崿F(xiàn)了電氣隔離。再請(qǐng)參閱圖3所示，其中控制器15包括運(yùn)算器151、比較器152、PI調(diào)節(jié)器153以及采用空間矢量脈寬調(diào)制模塊簡稱SVPWM調(diào)制模塊的三相脈沖調(diào)制器154，運(yùn)算器151的輸入端接收太陽能光伏陣列20的輸出電流以及輸出電壓，比較器152的輸入端與運(yùn)算器151的輸出端相連，PI調(diào)節(jié)器153的輸入端與比較器152的輸出端相連，三相脈沖調(diào)制器154的輸入端與PI調(diào)節(jié)器153的輸出端相連，三相脈沖調(diào)制器154的輸出端與三相逆變橋電路12相連。圖中Upv、Ipv分別為光伏陣列的輸出電壓和輸出電流，Ua、Ub、U。為三相電網(wǎng)電壓，Ia、Ib、I。為三相逆變橋電路12的輸出電流，Udc為直流母線電壓。通過檢測光伏陣列的輸出電壓Upv和輸出電流Ipv，經(jīng)過運(yùn)算器151計(jì)算，確定最大輸出功率的電壓，此電壓通過比較器152和直流母線電SUd。進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，輸出的值作為電流內(nèi)環(huán)有功軸的指令值。三相逆變橋電路12的輸出電流Ia、Ib、I。經(jīng)過坐標(biāo)變換，轉(zhuǎn)化為有功軸分量I,和無功軸分量Id。進(jìn)行坐標(biāo)變換需要的Θ角是通過電網(wǎng)電壓鎖相相角輸出確定的。電流有功軸分量I,與電流內(nèi)環(huán)指令值通過比較器進(jìn)行運(yùn)算，然后通過電流有功軸控制器，輸出有功軸控制目標(biāo)矢量，同理，獲得無功軸電流控制目標(biāo)矢量Ucdref,兩個(gè)目標(biāo)矢量通過坐標(biāo)變換，變?yōu)槿嘧鴺?biāo)系下的目標(biāo)矢量u_ef、Ucbref, Uccrefo三個(gè)目標(biāo)矢量通過三相脈沖調(diào)節(jié)器154輸出六路脈沖去控制絕緣柵雙極型晶體管的通斷。為滿足太陽能光伏陣列20輸出的功率時(shí)刻達(dá)到最大值，采用了最大功率跟蹤算法MPPT，同時(shí)，出于安全性考慮，在算法中加入了孤島效應(yīng)的防護(hù)措施，可以使系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。運(yùn)算器151采用全數(shù)字芯片TMS320F2812控制，此芯片具有處理速度高，穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。并采用仿真工具驗(yàn)證了裝置的 可行性。本實(shí)用新型的并網(wǎng)裝置在并網(wǎng)之前，首先通過一個(gè)不控整流橋?qū)㈦娋W(wǎng)整流到450V左右的直流，給直流母線電容11充電。在充電完成以后，將太陽能光伏陣列20接入到主電路中。然后通過最大功率跟蹤控制算法，確定直流母線電壓的給定值。最后通過數(shù)字芯片控制，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)逆變，這樣就可以將太陽能發(fā)出的電能回饋到電網(wǎng)中。本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本實(shí)用新型的目的，而并非用作對(duì)本實(shí)用新型的限定，只要在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)，對(duì)以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本實(shí)用新型的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種太陽能發(fā)電的并網(wǎng)裝置，設(shè)于太陽能光伏陣列的輸出端側(cè)，其特征在于 包括直流母線電容、三相逆變橋電路、交流濾波電路、工頻隔離變壓器以及控制器，所述直流母線電容與太陽能光伏陣列并聯(lián)；所述三相逆變橋電路的輸入端與直流母線電容的兩端相連；所述交流濾波電路的輸入端與三相逆變橋電路的輸出端相連；所述工頻隔離變壓器的輸入端與交流濾波電路的輸出端相連；所述工頻隔離變壓器的輸出端與電網(wǎng)相連；所述控制器的輸入端均與交流濾波電路的輸入端、工頻隔離變壓器的輸入端、太陽能光伏陣列以及直流母線電容的輸出端相連，所述控制器的輸出端與三相逆變橋電路相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的并網(wǎng)裝置，其特征在于 所述控制器包括運(yùn)算器、比較器、PI調(diào)節(jié)器以及三相脈沖調(diào)制器，所述運(yùn)算器的輸入端接收太陽能光伏陣列的輸出電流以及輸出電壓，所述比較器的輸入端與運(yùn)算器的輸出端相 連；所述PI調(diào)節(jié)器的輸入端與比較器的輸出端相連；所述三相脈沖調(diào)制器的輸入端與PI調(diào)節(jié)器的輸出端相連，三相脈沖調(diào)制器的輸出端與三相逆變橋電路相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的并網(wǎng)裝置，其特征在于 所述三相脈沖調(diào)制器采用空間矢量脈寬調(diào)制模塊。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種太陽能發(fā)電的并網(wǎng)裝置，設(shè)于太陽能光伏陣列的輸出端側(cè)，包括直流母線電容、三相逆變橋電路、交流濾波電路、工頻隔離變壓器以及控制器，太陽能光伏陣列產(chǎn)生的直流電通過直流母線電容的穩(wěn)壓，并濾除直流電中的諧波成分后，三相逆變橋電路將直流電轉(zhuǎn)換為跟電網(wǎng)同頻同相的交流電，通過交流濾波電路將三相交流電中的高次諧波濾除，最后并入電網(wǎng)。這樣在并網(wǎng)過程中，能夠?qū)⑸釗p壞減少到最小以保證最大的電能輸出，并保證輸入到電網(wǎng)中的電能具有最低的諧波含量。本實(shí)用新型的并網(wǎng)裝置采用單級(jí)性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，這樣硬件成本就會(huì)大大降低。而控制器采用最大功率跟蹤算法，這樣就可以保證太陽能光伏陣列輸出的功率總是達(dá)到最大值。
文檔編號(hào)H02J3/38GK202488153SQ20122003742
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月6日
發(fā)明者付永濤 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)