專利名稱：光伏逆變器輔助電源系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光伏逆變器輔助電源系統(tǒng)，屬于太陽能光伏發(fā)電技術領域。
背景技術：
光伏逆變器的輔助電源與常用開關電源相比有很大不同。通常，普通開關電源用電是電網(wǎng)的交流電經(jīng)過變壓、整流后，接到其輸入端，因此開關電源的電壓是相對穩(wěn)定的。然而在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，太陽能電池板輸出的直流電直接接到輔助電源的輸入端，不再經(jīng)過整流環(huán)節(jié)；另外隨著太陽光照強度和環(huán)境溫度的變化，光伏陣列輸出端的電壓會出現(xiàn)較大的波動。因此光伏并網(wǎng)逆變器的輔助電源的輸入端電壓是不穩(wěn)定的，這就要求太陽能逆變器輔助電源系統(tǒng)的工作電壓范圍更寬。但是在實際的應用中，往往會遇到因光伏陣列輸出功率波動，無法時刻滿足系統(tǒng)功率需求，致使輔助電源反復啟停；或雖輔助電源能啟動，但達不到需要的寬輸入電壓范圍內(nèi)輔助電源正常工作的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種開啟電壓值可設定，可避免反復啟停，功耗小且效率高的太陽能光伏逆變器輔助電源系統(tǒng)。為了達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是提供了一種光伏逆變器輔助電源系統(tǒng)，其特征在于包括啟動電路單元，啟動電路單元的輸入端與與逆變器DC直流母線電壓相連，逆變器DC直流母線電壓還連接電源轉(zhuǎn)換電路，電源轉(zhuǎn)換電路包括反激變壓器及電源控制單元，啟動電路單元的輸出端連接限流延時觸發(fā)電路單元，在啟動過程中，由限流延時觸發(fā)電路単元為電源控制單元提供開通閾值電壓從而使得反激變壓器工作，電源控制単元的使能端連接控制単元，控制單元根據(jù)后端檢測保護電路單元產(chǎn)生的第二電壓控制信號使能電源控制単元，電源控制単元與自舉電路單元相連，當電源控制単元能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的直流電壓后，自舉電路單元在后端檢測保護電路單元產(chǎn)生的第一電壓控制信號的控制下工作，由自舉電路單元控制限流延時觸發(fā)電路単元為電源控制單元提供工作電壓V。。，同吋，由自 舉電路單元將啟動電路單元關閉，從而完成啟動過程。優(yōu)選地，所述啟動電路單元包括第一穩(wěn)壓ニ極管，第一穩(wěn)壓ニ極管的陰極連接所述逆變器DC直流母線電壓，第一穩(wěn)壓ニ極管的陽極分別與第一電阻及MOSFET管的漏極相連，第一電阻依次串聯(lián)第二電阻及第三電阻，第三電阻與第三穩(wěn)壓ニ極管的陰極相連，第三穩(wěn)壓ニ極管的陽極連接第二ニ極管的陽極，第二ニ極管的陰極連接所述自舉電路單元，第一 MOSFET管的源極連接第四電阻，第四電阻與所述自舉電路單元相連，第一 MOSFET管的柵極連接第一三極管的集電極，第一三極管的基極與第五電阻相連，第五電阻連接所述自舉電路單元，第一三極管的射極連接第四穩(wěn)壓ニ極管的陰極，第四穩(wěn)壓ニ極管的陽極接地，由第一三極管的基極通過第五電阻給出啟動電壓Utl，第一穩(wěn)壓ニ極管及第三穩(wěn)壓ニ極管的穩(wěn)壓值及啟動電壓U0之和為開啟啟動電路單元的直流母線電壓最小值，即當逆變器直流母線電壓值高于該最小值時，啟動電路單元才開始工作。
優(yōu)選地，所述電源轉(zhuǎn)換電路包括反激變壓器，反激變壓器的初級線圈的一端連接所述直流母線電壓，另一端連接第二 MOSFET管的漏扱，由反激變壓器的次級線圈的電壓輸出端產(chǎn)出輸出電壓Vwt，反激變壓器的次級線圈的電壓輸出端還接回電源控制単元的穩(wěn)壓輸入端，電源控制単元的輸出端連接第二MOSFET管的柵極，第二MOSFET管的源極分別通過第十八電阻接地及連接所述控制単元。優(yōu)選地，所述控制単元包括第五三極管，第五三極管的基極通過第十電阻連接所述第二電壓控制信號，在第五三極管的發(fā)射極與基極之間跨接第十一電阻，第五三極管的發(fā)射極連接參考電壓VMf，第五三極管的集電極分別連接所述電源控制單元的使能端及所述第二 MOSFET管的源極。優(yōu)選地，所述限流延時觸發(fā)電路単元包括限流電路及第ー電容，所述啟動電路單元通過限流電路為第一電容充電，在啟動階段，由充電后的第一電容為所述電源控制單元 提供所述開通閾值電壓，在所述自舉電路單元啟動后，由所述自舉電路單元通過限流延時觸發(fā)電路単元包括的分壓電阻為所述電源控制単元提供工作電壓V。。。優(yōu)選地，所述自舉電路單元包括第四三極管，第四三極管的集電極分別連接第六ニ極管及第五ニ極管的陽極，第六ニ極管及第五ニ極管的陰極分別連接所述啟動電路單元及所述限流延時觸發(fā)電路単元，第四三極管的發(fā)射極連接所述電源轉(zhuǎn)換電路，第四三極管的基極通過第九電阻連接所述第一電壓控制信號。本發(fā)明的優(yōu)點是采用雙閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，保證輔助電源的輸出電壓穩(wěn)定；采用控制信號與控制器復位電路邏輯組合，保證了控制的穩(wěn)定運行，防止因電源不穩(wěn)而使控制系統(tǒng)不穩(wěn)定產(chǎn)生秩序紊亂。本發(fā)明更進ー步的優(yōu)點是1、由反向ニ極管構(gòu)成的啟動電路可以設定輔助電源系統(tǒng)開啟電壓值及啟動功率，從而避免輔助電源在光照過弱的情況下開啟，保護逆變器；啟動電路只工作在啟動過程中，電源穩(wěn)定后，啟動電路自動關閉；2、輔助電源系統(tǒng)工作范圍寬，系統(tǒng)無損失，功耗極低，特別適合光伏逆變系統(tǒng)使用。


圖I為本發(fā)明提供的輔助電源系統(tǒng)在整個光伏逆變系統(tǒng)的位置示意圖；圖2為本發(fā)明提供的光伏逆變器輔助電源系統(tǒng)控制流程圖； 圖3為光伏逆變器啟動自舉電路圖；圖4為光伏逆變器輔助電源轉(zhuǎn)換及控制電路圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以一優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。本發(fā)明針對光伏逆變器輔助電源的要求，設計ー種啟動后便可實現(xiàn)自舉，可避免反復啟停，功耗小且效率高的太陽能光伏逆變器輔助電源系統(tǒng)。該系統(tǒng)在光伏逆變系統(tǒng)中的位置如圖I所示，一端與逆變器DC直流母線電壓相連，另一端與檢測保護電路単元相連并輸出逆變器各部所需供電電壓。結(jié)合圖3及圖3，本發(fā)明具體包括五個電路単元，分別為啟動電路單元I、限流延時觸發(fā)電路單元2、自舉電路單元3、電源轉(zhuǎn)換電路單元4及控制電路單元5。啟動電路單元I的輸入端與逆變器DC直流母線電壓相連，逆變器DC直流母線電壓還連接電源轉(zhuǎn)換電路4，電源轉(zhuǎn)換電路4包括反激變壓器Tl及電源控制単元，啟動電路單元I的輸出端連接限流延時觸發(fā)電路単元2，在啟動過程中，由限流延時觸發(fā)電路単元2為電源控制単元提供開通閾值電壓從而使得反激變壓器Tl工作，電源控制単元的使能端CS連接控制単元5，控制單元5根據(jù)后端檢測保護電路單元產(chǎn)生的第二電壓控制信號K2使能電源控制単元，電源控制単元與自舉電路單元3相連，當電源控制単元能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的直流電壓后，自舉電路單元3在后端檢測保護電路單元產(chǎn)生的第一電壓控制信號Kl的控制下工作，由自舉電路單元3控制限流延時觸發(fā)電路単元2為電源控制單元提供工作電壓V。。，同時，由自舉電路單元3將啟動電路單元I關閉,從而完成啟動過程。輔助電源系統(tǒng)具體實施例電路如圖3和圖4所述。此電路除能實時檢測母線電壓，還能根據(jù)設定的電壓閾值按順序先后開啟輔助電源系統(tǒng)的啟動電路単元I、限流延時觸發(fā)電路単元2、自舉電路單元3、電源轉(zhuǎn)換電路単元4，井能在母線電壓掉落時防止輔助電源的反復啟停。具體說明如下 啟動電路單元I包括第一穩(wěn)壓ニ極管Dl，第一穩(wěn)壓ニ極管Dl的陰極連接所述逆變器DC直流母線電壓，第一穩(wěn)壓ニ極管Dl的陽極分別與第一電阻Rl及MOSFET管Ml的漏極相連，第一電阻Rl依次串聯(lián)第二電阻R2及第三電阻R3，第三電阻R3與第三穩(wěn)壓ニ極管D3的陰極相連，第三穩(wěn)壓ニ極管D3的陽極連接第二ニ極管D2的陽極，第二ニ極管D2的陰極連接自舉電路単元3的第六ニ極管D6的陰極，第一 MOSFET管Ml的源極連接第四電阻R4，第四電阻R4與自舉電路單元3的第六ニ極管D6的陰極相連，第一 MOSFET管Ml的柵極連接第一三極管Ql的集電極，第一三極管Ql的基極與第五電阻R5相連，第五電阻R5連接所述自舉電路單元3，第一三極管Ql的射極連接第四穩(wěn)壓ニ極管D4的陰極，第四穩(wěn)壓ニ極管D4的陽極接地，由第一三極管Ql的基極通過第五電阻R5給出啟動電壓U。，啟動電壓U0由第四穩(wěn)壓ニ極管D4決定，第一穩(wěn)壓ニ極管Dl及第三穩(wěn)壓ニ極管D3的穩(wěn)壓值及啟動電壓U0之和為開啟啟動電路單元的直流母線電壓最小值，即當逆變器直流母線電壓值高于該最小值時，啟動電路單元才開始工作。限流觸發(fā)電路単元2包括由第二三極管Q2、第三三極管Q3、第六電阻R6及第七電阻R7構(gòu)成的限流電路。在啟動電路單元I生成約為電壓基準值的啟動電壓Utl的過程中，通過第六電阻R6及以第二三極管Q2、第三三極管Q3為主要元件構(gòu)成的限流電路給第一電容 Cl充電，當?shù)谝浑娙軨l的電壓達到電源控制単元中的電源控制芯片的開通閾值電壓后，由電源控制芯片觸發(fā)反激變壓器Tl工作。限流電路的作用是防止給第一電容Cl充電的電流過大，使啟動電路負載過重。如圖4所示，電源轉(zhuǎn)換電路4包括反激變壓器Tl，在反激變壓器Tl的初級線圈上連接有第十九電阻R19、第六電容C6、第十穩(wěn)壓ニ極管DlO及第九穩(wěn)壓ニ極管D9，其初級線圈的一端連接直流母線電壓，另一端連接第二 MOSFET管M2的漏扱。由反激變壓器Tl的次級線圈的電壓輸出端產(chǎn)出輸出電壓Vrat，在該次級線圈上連接有第七ニ極管D7、第八ニ極管D8、第一熔斷器F1、第二熔斷器F2、第四電容C4、第五電容C5、第二十電阻R20及第ニi^一電阻R21。反激變壓器Tl的次級線圈的電壓輸出端還接回電源控制単元的穩(wěn)壓輸入端FB。其中，電源控制單元采用電源控制芯片UCC2801D。次級線圈的電壓輸出端通過由第十二電阻R12及第十三電阻R13組成的分壓電路分壓后，再通過第十四電阻R14、第十五電阻R15、第二電容C2及第三電容C3連接電源控制芯片UCC2801D的穩(wěn)壓輸入端FB。電源控制芯片UCC2801D的輸出端OUT連接由第十六電阻R16及第十七電阻R17組成的分壓電路，第二MOSFET管M2的柵極連接第十七電阻R17。第二 MOSFET管M2的源極分別通過第十八電阻R18接地及連接控制單元5。 控制單元5包括第五三極管Q5，第五三極管Q5的基極通過第十電阻RlO連接第二電壓控制信號K2，在第五三極管Q5的發(fā)射極與基極之間跨接第十一電阻R11，第五三極管Q5的發(fā)射極連接參考電壓Vref，第五三極管Q5的集電極分別連接電源控制芯片UCC2801D的使能端CS及第ニ MOSFET管M2的源極。自舉電路單元3包括第四三極管Q4，第四三極管Q4的集電極分別連接第六ニ極管D6及第五ニ極管D5的陽極，第六ニ極管D6及第五ニ極管D5的陰極分別連接所述啟動電路單元I及所述限流延時觸發(fā)電路単元2，第四三極管Q4的發(fā)射極連接所述電源轉(zhuǎn)換電路4，第四三極管Q4的基極通過第九電阻R9連接第一電壓控制信號Kl。 本發(fā)明提供的輔助電源系統(tǒng)由后端檢測保護電路單元產(chǎn)生的第一電壓控制信號Kl連接到自舉電路單元3構(gòu)成閉環(huán)反饋，同吋，由該檢測保護電路單元產(chǎn)生的第二電壓控制信號K2信號連接到電源轉(zhuǎn)換電路単元4構(gòu)成閉環(huán)反饋。本發(fā)明的輔助電源系統(tǒng)控制流程見圖2，其中需說明的是1.第二電壓控制信號K2不穩(wěn)定，使第一電壓控制信號Kl也不穩(wěn)定，輔助電源無法正常工作；2.第二電壓控制信號K2穩(wěn)定后，輔助電源才能夠開啟，電源在電壓設定范圍內(nèi)自舉，使得輔助電源芯片正常
工作。 當逆變器DC直流母線電壓大于開啟啟動電路單元的直流母線電壓最小值時，啟動電路単元I啟動并輸出啟動電壓U。，同時，通過第二電壓控制信號K2將置于高電平使能電源控制芯片UCC2801D，否則，第二電壓控制信號K2始終保持在低電平。由啟動電壓U0為第一電容Cl充電，當?shù)谝浑娙軨l充滿后，通過電源控制芯片UCC2801D的工作電源端ロ Vcc為其提供開通閾值電壓，電源控制芯片UCC2801D開始工作。由電源控制芯片UCC2801D控制反激變壓器Tl產(chǎn)生直流電壓，該直流電壓反饋回電源控制芯片UCC2801D的穩(wěn)壓輸入端FB，由電源控制芯片UCC2801D將其穩(wěn)壓后，輸出穩(wěn)定直流電壓。判斷該穩(wěn)定直流電壓是否穩(wěn)定，若穩(wěn)定，則將第一電壓控制信號Kl置于高電平從而開啟自舉電路單兀3,在此之前第一電壓控制信號Kl 一直處于低電平狀態(tài)。自舉電路單元3將該穩(wěn)定直流電壓加至第五ニ極管D5及第六ニ極管D6的陽極，由第五ニ極管D5通過第八電阻R8為電源控制芯片UCC2801D提供工作電壓V。。，使得電源控制芯片UCC2801D能夠通過輸出端OUT輸出PWM信號，從而使得反激變壓器Tl形成不同電位的電壓給太陽能逆變器各部分供電。同時第六ニ極管D6則將第一三極管Ql的集電極電位強制上拉，使第一三極管Ql飽和導通，繼而使第一 MOSFET管Ml的柵極電位下拉至約電壓基準值，第一 MOSFET管Ml截止，從而啟動電路単元I關閉，輔助電源啟動過程結(jié)束。
權利要求
1.一種光伏逆變器輔助電源系統(tǒng)，其特征在干包括啟動電路單元(1)，啟動電路單元(I)的輸入端與與逆變器DC直流母線電壓相連，逆變器DC直流母線電壓還連接電源轉(zhuǎn)換電路(4)，電源轉(zhuǎn)換電路(4)包括反激變壓器(Tl)及電源控制単元，啟動電路單元(I)的輸出端連接限流延時觸發(fā)電路単元(2)，在啟動過程中，由限流延時觸發(fā)電路単元(2)為電源控制単元提供開通閾值電壓從而使得反激變壓器(Tl)工作，電源控制単元的使能端(CS)連接控制単元(5)，控制單元(5)根據(jù)后端檢測保護電路單元產(chǎn)生的第二電壓控制信號(K2)使能電源控制単元，電源控制単元與自舉電路單元(3)相連，當電源控制単元能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的直流電壓后，自舉電路單元(3)在后端檢測保護電路單元產(chǎn)生的第一電壓控制信號(Kl)的控制下工作，由自舉電路單元(3)控制限流延時觸發(fā)電路単元(2)為電源控制單元提供工作電壓V。。，同時，由自舉電路單元(3)將啟動電路單元(I)關閉，從而完成啟動過程。
2.如權利要求I所述的ー種光伏逆變器輔助電源系統(tǒng)，其特征在于所述啟動電路單元(I)包括第一穩(wěn)壓ニ極管(Dl)，第一穩(wěn)壓ニ極管(Dl)的陰極連接所述逆變器DC直流母線電壓，第一穩(wěn)壓ニ極管(Dl)的陽極分別與第一電阻(Rl)及MOSFET管(Ml)的漏極相連，第一電阻(Rl)依次串聯(lián)第二電阻(R2)及第三電阻(R3)，第三電阻(R3)與第三穩(wěn)壓ニ極管(D3)的陰極相連，第三穩(wěn)壓ニ極管(D3)的陽極連接第二ニ極管(D2)的陽極，第二ニ極管(D2)的陰極連接所述自舉電路單元(3)，第一 MOSFET管(Ml)的源極連接第四電阻(R4)，第四電阻(R4)與所述自舉電路單元(3)相連，第一 MOSFET管(Ml)的柵極連接第一三極管(Ql)的集電極，第一三極管(Ql)的基極與第五電阻(R5)相連，第五電阻(R5)連接所述自舉電路単元(3)，第一三極管(Ql)的射極連接第四穩(wěn)壓ニ極管(D4)的陰極，第四穩(wěn)壓ニ極管(D4)的陽極接地，由第一三極管(Ql)的基極通過第五電阻(R5)給出啟動電壓Utl，第一穩(wěn)壓ニ極管(Dl)及第三穩(wěn)壓ニ極管(D3)的穩(wěn)壓值及啟動電壓Utl之和為開啟啟動電路單元的直流母線電壓最小值，即當逆變器直流母線電壓值高于該最小值時，啟動電路單元才開始工作。
3.如權利要求I所述的ー種光伏逆變器輔助電源系統(tǒng)，其特征在于所述電源轉(zhuǎn)換電路(4)包括反激變壓器(Tl)，反激變壓器(Tl)的初級線圈的一端連接所述直流母線電壓，另一端連接第二 MOSFET管(M2)的漏極，由反激變壓器(Tl)的次級線圈的電壓輸出端產(chǎn)出輸出電壓Vwt，反激變壓器(Tl)的次級線圈的電壓輸出端還接回電源控制単元的穩(wěn)壓輸入端(FB)，電源控制單元的輸出端(OUT)連接第MOSFET管(M2)的柵極，第二 MOSFET管(M2)的源極分別通過第十八電阻(R18)接地及連接所述控制単元(5)。
4.如權利要求3所述的ー種光伏逆變器輔助電源系統(tǒng)，其特征在于所述控制単元(5)包括第五三極管(Q5)，第五三極管(Q5)的基極通過第十電阻(RlO)連接所述第二電壓控制信號(K2)，在第五三極管(Q5)的發(fā)射極與基極之間跨接第i^一電阻(Rll)，第五三極管(Q5)的發(fā)射極連接參考電壓Vref，第五三極管(Q5)的集電極分別連接所述電源控制單元的使能端(CS)及所述第MOSFET管(M2)的源極。
5.如權利要求I所述的ー種光伏逆變器輔助電源系統(tǒng)，其特征在于所述限流延時觸發(fā)電路単元(2)包括限流電路及第ー電容(Cl)，所述啟動電路單元(I)通過限流電路為第ー電容(Cl)充電，在啟動階段，由充電后的第一電容(Cl)為所述電源控制単元提供所述開通閾值電壓，在所述自舉電路單元(3)啟動后，由所述自舉電路單元(3)通過限流延時觸發(fā)電路單元(2)包括的分壓電阻為所述電源控制単元提供工作電壓V。。。
6.如權利要求I所述的ー種光伏逆變器輔助電源系統(tǒng)，其特征在于所述自舉電路單元(3)包括第四三極管(Q4)，第四三極管(Q4)的集電極分別連接第六ニ極管(D6)及第五ニ極管(D5)的陽極，第六ニ極管(D6)及第五ニ極管(D5)的陰極分別連接所述啟動電路単元(I)及所述限流延時觸發(fā)電路単元(2)，第四三極管(Q4)的發(fā)射極連接所述電源轉(zhuǎn)換電路(4)，第四三極管(Q4)的基極通過第九電阻(R9)連接所述第一電壓控制信號(Kl)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種光伏逆變器輔助電源系統(tǒng)，其特征在于包括啟動電路單元，啟動電路單元的輸入端與與逆變器DC直流母線電壓相連，逆變器DC直流母線電壓還連接電源轉(zhuǎn)換電路，啟動電路單元的輸出端連接限流延時觸發(fā)電路單元，電源控制單元的使能端連接控制單元，控制單元根據(jù)后端檢測保護電路單元產(chǎn)生的第二電壓控制信號使能電源控制單元，電源控制單元與自舉電路單元相連，當電源控制單元能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的直流電壓后，自舉電路單元在后端檢測保護電路單元產(chǎn)生的第一電壓控制信號的控制下工作。本發(fā)明的優(yōu)點是采用雙閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，保證輔助電源的輸出電壓穩(wěn)定；采用控制信號與控制器復位電路邏輯組合，保證了控制的穩(wěn)定運行。
文檔編號H02M3/335GK102694471SQ20121016695
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權日2012年5月24日
發(fā)明者孟婥, 彭樂樂, 徐洋, 易振華, 鐘倩文 申請人:上海盟津光電科技有限公司, 東華大學