直流到交流的并網電力轉換系統技術方案

本發明專利技術提供一種直流到交流的并網電力轉換系統，包括：多個逆變器，分別與多個直流電源一一對應連接，逆變器的輸入端與直流電源的輸出端相連，各個逆變器的輸出端彼此連接成串，前一個逆變器的零線和后一個逆變器的火線相連接；并網器，其輸入端分別與逆變器串兩端的火線和零線相連接，其輸出端與電網相連接，并網器用于檢測逆變器串的交流輸出特性和檢測電網的交流特性，獲取逆變器串和電網的各種電能參數及其相應能計算出的參數后，對數據進行處理并對逆變器進行控制。本發明專利技術能夠簡化系統中逆變器的設計，提高逆變器的轉換效率，降低逆變器的成本及提升可靠性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及直流到交流的轉換
，具體來說，本專利技術涉及一種直流到交流的并網電力轉換系統。
技術介紹
在可再生能源領域，比如太陽能光伏和風能，有使用微逆變器將每一個電源的直流電力轉換成可并網輸出的交流電力，并且對每一個電源進行電力輸出的優化，例如最大功率點跟蹤(MPPT)等。圖1為現有技術中的一種微逆變器系統連接直流電源和電網的模塊結構示意圖。如圖1所示，該微逆變器系統包括多個分別與單個直流電源IOl1UOl2...1OIn連接的逆變器102^1022...102no各逆變器102^1022...102n的輸入與各直流電源101”IOl2...1OIn的輸出對應連接，各逆變器102^1021..102N的輸出并聯，也就是每個逆變器102^1021..102N的火線L103相連、零線N104相連，然后連接電網105。這樣就是每個逆變器102^1022...102N將直流電源IOl1UOl2...IOIn直接轉換為和電網105相同的交流電。但是，這樣的微逆變器系統有下列問題:1.逆變器設計復雜。現有技術由單個逆變器將直流電壓轉換為交流電進行并網，為避免影響電網的質量，對交流波形的質量要求很高；為系統安全，也要求具備完善的保護功能。2.低的效率。常用的直流電源，如光伏組件、電池等的電壓為幾十伏，而電網交流電的峰值通常為380V以上，這樣就需要直流電壓升壓的倍數很高，造成很低的轉換效率。3.高的成本。除 了電力轉換電路外，各逆變器還需要其他各種電路來保證并網質量、實現并網保護、EMC、通信等，造成了過高的成本。4.低的可靠性。各逆變器的交流側是并網電壓，電壓高，對各種功率器件的應力大，而且直接連接電網，容易受到電網異常現象的沖擊，從而造成損傷。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種直流到交流的并網電力轉換系統，能夠簡化逆變器的設計，提高逆變器的效率，降低逆變器的成本及提升可靠性。為解決上述技術問題，本專利技術提供一種直流到交流的并網電力轉換系統，包括:多個逆變器，分別與多個直流電源一一對應連接，所述逆變器的輸入端與所述直流電源的輸出端相連，各個所述逆變器的輸出端彼此連接成串，前一個逆變器的零線和后一個逆變器的火線相連接；并網器，其輸入端分別與逆變器串兩端的火線和零線相連接，其輸出端與電網相連接，所述并網器用于檢測所述逆變器串的交流輸出特性和檢測所述電網的交流特性，獲取所述逆變器串和所述電網的各種電能參數及其相應能計算出的參數后，對數據進行處理并對所述逆變器進行控制。可選地，所述逆變器包括:直流檢測模塊，與所述逆變器的直流輸入端相連接，用于檢測輸入所述逆變器的直流輸入電壓和直流輸入電流；電力轉換電路，分別與所述逆變器的直流輸入端和交流輸出端相連接，用于將直流電轉換為交流電；轉換控制模塊，分別與所述直流檢測模塊和所述電力轉換電路相連接，用于產生和發送給所述電力轉換電路一驅動信號，以實現想要的交流電；第一通信模塊，對外與所述并網器相連接，用于獲得需要的數據和命令信號，或者將所述逆變器的數據傳送給所述并網器或其它的通信設備；交流參數獲取模塊，分別與所述第一通信模塊和所述轉換控制模塊相連接，用于獲取由所述并網器獲得的數據，進行計算以獲取需要的交流參數，提供給所述轉換控制模塊。可選地，所述逆變器還包括:交流檢測模塊，分別與所述逆變器的交流輸出端和所述轉換控制模塊相連接，用于檢測輸出所述逆變器的交流輸出電壓和交流輸出電流，并反饋給所述轉換控制模塊。可選地，所述并網器包括:逆變器檢測模塊，用于檢測所述逆變器串的交流輸出特性；電網檢測模塊，用于檢測所述電網的交流特性；并網保護模塊，用于實現電網保護的功能；逆變器通信模塊，用于和多個所述逆變器進行通信，收集所述逆變器的數據或者向所述逆變器發送控制命令；系統控制模塊，分別與所述逆變器檢測模塊、電網檢測模塊、并網保護模塊和逆變器通信模塊相連接，用于根據所述逆變器串的交流輸出特性、所述電網的交流特性進行數據處理，并且產生對所述逆變器和/或對所述并網器的上述內部模塊的各種控制命令。可選地，所述并網器還包括:對外通信模塊，用于和外部其他設備進行通信，以傳輸數據和控制命令；其中，所述外部其他設備包括電腦、互聯網路由器和手機。可選地，所述逆變器串的交流輸出特性包括電流、電壓、頻率、相位、過零點及其相應能計算出的參數；其中，相應能計算出的所述參數包括電流有效值、有功功率、無功功率和功率因數。 可選地，所述電網的交流特性包括電壓、頻率和相位。可選地，所述逆變器包括:解耦電容，跨接于所述直流電源的兩端；反激電路，其包括原邊開關管、變壓器和反激二極管，所述變壓器的原邊繞組與所述直流電源相連接；工頻全橋逆變電路，分別與所述反激電路的所述變壓器的副邊繞組和所述電網相連接，其包括由四個開關管組成的全橋結構；直流檢測電路，與所述直流電源的輸出端相連接，用于檢測輸入所述逆變器的直流輸入電壓和直流輸入電流；第二通信模塊，對外與所述并網器相連接，用于獲得需要的數據和命令信號，或者將所述逆變器的數據傳送給所述并網器或其它的通信設備；全橋控制模塊，分別與所述第二通信模塊和所述工頻全橋逆變電路相連接，用于對所述工頻全橋逆變電路的全橋結構的所述開關管進行控制；基準電流計算模塊，分別與所述直流檢測電路和所述第二通信模塊相連接，用于根據直流輸入電壓值、交流輸出電壓值、交流輸出電流值、交流輸出電壓的相位和時間來計算獲得基準電流；反激控制電路，分別與所述基準電流計算模塊、所述變壓器的原邊繞組和所述反激電路的原邊開關管的柵極相連接，用于采樣原邊電流并與所述基準電流對比，產生反激控制的驅動信號。可選地，所述電網和所述逆變器為單相電網和逆變器，或者為具有I根零線和2根火線的雙相電網和逆變器，又或者為具有I根零線和3根火線的三相電網和逆變器。與現有技術相比，本專利技術具有以下特點和優點:1.簡化逆變器的設計。現有技術是將直流輸入電壓轉換為并網的交流電壓，而本專利技術由一串逆變器的交流輸出電壓累加形成并網交流電壓，可以簡化逆變器的設計。2.提高逆變器的效率。降低逆變器的交流輸出電壓至接近直流電源的輸出電壓，轉換系數小，可提高轉換效率。3.降低逆變器的成本。降低逆變器的交流輸出電壓至接近直流電源的輸出電壓，可采用低壓元件，由此降低成本。另外還將并網保護、通信等電路模塊集中到并網器中，簡化電纜，降低成本。4.提高逆變器的可靠性。降低功率器件的電壓應力，也減小電網異常對逆變器可能的損傷。綜上所述，和現有的微型逆變器對比，本專利技術具有微型逆變器系統的所有優點，只需要將直流電轉換成電壓接近的交流電，而不需要升壓到和電網電壓相同，從而簡化了逆變器設計，提高了轉換效率，降低了逆變器的成本，提升了逆變器的可靠性。附圖說明本專利技術的上述的以及其他的特征、性質和優勢將通過下面結合附圖和實施例的描述而變得更加明顯，其中:圖1為現有技術中的一種微逆變器系統連接直流電源和電網的模塊結構示意圖；圖2為本專利技術一個實施例的直流到交流的并網電力轉換系統連接直流電源和電網的模塊結構示意圖；圖3為本專利技術一個實施例的直流到交流的并網電力轉換系統中逆變器的內部模塊結構示意圖；圖4為本專利技術一個實施例的直流到交流的并網電力轉換系統中并網器的內部模塊結構示意圖；圖5為現有技術中的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種直流到交流的并網電力轉換系統，包括：多個逆變器(202)，分別與多個直流電源(201)一一對應連接，所述逆變器(202)的輸入端與所述直流電源(201)的輸出端相連，各個所述逆變器(202)的輸出端彼此連接成串，前一個逆變器的零線(N)和后一個逆變器的火線(L)相連接；并網器(203)，其輸入端分別與逆變器串兩端的火線(205)和零線(206)相連接，其輸出端與電網(208)相連接，所述并網器(203)用于檢測所述逆變器串的交流輸出特性和檢測所述電網(208)的交流特性，獲取所述逆變器串和所述電網(208)的各種電能參數及其相應能計算出的參數后，對數據進行處理并對所述逆變器(202)進行控制。

【技術特征摘要】
1.一種直流到交流的并網電力轉換系統，包括: 多個逆變器(202)，分別與多個直流電源(201) —一對應連接，所述逆變器(202)的輸入端與所述直流電源(201)的輸出端相連，各個所述逆變器(202)的輸出端彼此連接成串，前一個逆變器的零線(N)和后一個逆變器的火線(L)相連接； 并網器(203)，其輸入端分別與逆變器串兩端的火線(205)和零線(206)相連接，其輸出端與電網(208)相連接，所述并網器(203)用于檢測所述逆變器串的交流輸出特性和檢測所述電網(208)的交流特性，獲取所述逆變器串和所述電網(208)的各種電能參數及其相應能計算出的參數后，對數據進行處理并對所述逆變器(202)進行控制。2.根據權利要求1所述的并網電力轉換系統，其特征在于，所述逆變器(400)包括: 直流檢測模塊(403)，與所述逆變器(400)的直流輸入端相連接，用于檢測輸入所述逆變器(400)的直流輸入電壓和直流輸入電流； 電力轉換電路(405)，分別與所述逆變器(400)的直流輸入端和交流輸出端相連接，用于將直流電轉換為交流電； 轉換控制模塊(407)，分別與所述直流檢測模塊(403)和所述電力轉換電路(405)相連接，用于產生和發送給所述電力轉換電路(405) —驅動信號，以實現想要的交流電； 第一通信模塊(411)，對外與所述并網器(203)相連接，用于獲得需要的數據和命令信號，或者將所述逆變器(400)的數據傳送給所述并網器(203)或其它的通信設備； 交流參數獲取模塊(409)，分別與所述第一通信模塊(411)和所述轉換控制模塊(407)相連接，用于獲取由所述并網器(203)獲得的數據，進行計算以獲取需要的交流參數，提供給所述轉換控制模塊(407)。3.根據權利要求2所述的并網電力轉換系統，其特征在于，所述逆變器(400)還包括: 交流檢測模塊(413)，分別與所述逆變器(400)的交流輸出端和所述轉換控制模塊(407)相連接，用于檢測輸出所述逆變器(400)的交流輸出電壓和交流輸出電流，并反饋給所述轉換控制模塊(407)。4.根據權利要求1所述的并網電力轉換系統，其特征在于，所述并網器(500)包括: 逆變器檢測模塊(503)，用于檢測所述逆變器串(501)的交流輸出特性； 電網檢測模塊(505)，用于檢測所述電網(502)的交流特性； 并網保護模塊(507)，用于實現電網保護的功能； 逆變器通信模塊(509)，用于和多個所述逆變器(202)進行通信，收集所述逆變器(202)的數據或者向所述逆變器(202)發送控制命令； 系統控制模塊(511)，分別與所述逆變器檢測模塊(503)、電網檢測模塊(505)...

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅宇浩，
申請(專利權)人：浙江昱能光伏科技集成有限公司，
類型：發明
國別省市：