一种用于光伏逆变器系统辅助电源的电路

1.一种用于光伏逆变器系统辅助电源的电路，其特征在于：包括太阳能电池板(10)、输入母线电容(20)、辅助电源(30)及卸荷电路模块(40)，所述辅助电源(30)包括初级电源单元(31)，所述初级电源单元(31)包括电源芯片(U1)，所述电源芯片(U1)包括芯片供电管脚(VCC)，所述芯片供电管脚(VCC)电性连接有启动电阻(R0)，所述启动电阻(R0)另一端与所述输入母线电容(20)电性连接；所述卸荷电路模块(40)电性连接于所述输入母线电容(20)及光伏逆变器系统的辅助电源(30)之间，所述辅助电源(30)从所述母线电容(20)取电，所述卸荷电路模块(40)包括第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第四电阻(R4)、第二开关管(Q2)及光电耦合器(U2)，所述第一电阻(R1)电性连接于所述输入母线电容(20)及所述第二开关管(Q2)的漏极之间，第一电阻(R1)的阻值由所述辅助电源(30)的最小启动电压和所设定的光伏逆变器系统启动功率决定；所述第二开关管(Q2)的源极接初级地，所述卸荷电路模块(40)的第二开关管(Q2)的栅极通过第二电阻(R2)电性连接所述启动电阻(R0)一端，所述第二开关管(Q2)的栅极电性连接于所述光电耦合器(U2)的三极管集电极，所述光电耦合器(U2)的三极管发射极接初级地，所述光电耦合器(U2)的二极管阳极通过所述第四电阻(R4)电性连接于所述辅助电源(30)的输出端，所述光电耦合器(U2)的二极管阴极接次级地；所述电源芯片(U1)的启动电压高于第二开关管(Q2)的开通阀值电压。
2.根据权利要求1所述的一种用于光伏逆变器系统辅助电源的电路，其特征在于：所述辅助电源(30)还包括次级电源单元(32)及变压器单元(33)，所述初级电源单元(31)还包括第一开关管(Q1)；所述第一开关管(Q1)的栅极电性连接有第三电阻(R3)，所述第三电阻(R3)一端与所述电源芯片(U1)输出端电性连接；所述变压器单元(33)电性连接于所述初级电源单元(31)与所述次级电源单元(32)之间。
3.根据权利要求1所述的一种用于光伏逆变器系统辅助电源的电路，其特征在于：所述第二开关管(Q2)为MOS管、三极管及IGBT管三种中的任意一个。

一种用于光伏逆变器系统辅助电源的电路\n技术领域\n[0001] 本发明涉及光伏逆变电源领域，尤其是涉及一种用于光伏逆变器系统辅助电源的电路。\n背景技术\n[0002] 光伏并网逆变器辅助电源常用的取电方式分为从电网取电、从电网和光伏逆变器直流母线互顶取电、从光伏逆变器直流母线取电三种。其中，在通过前两种取电方式取电时，辅助电源要完成AC/DC的转化，需要整流桥和较大的输入电容，同时在夜间会有待机损耗。而从光伏逆变器直流母线取电时，由于天气原因造成太阳光很弱时，根据太阳能电池板的输出特征，这时仍会有较高的电压加到光伏逆变器直流母线上。当光伏逆变器直流母线上的电压达到辅助电源的启动电压时，辅助电源就会启动，启动后辅助电源就要从光伏逆变器直流母线上吸取电流，但这种情况下太阳能电池板输出的电流有限，随着辅助电源吸取电流的增大造成光伏逆变器直流母线的电压急剧下降，导致光伏逆变器直流母线的电压无法满足辅助电源的要求，辅助电源被迫关闭；当辅助电源关闭后，太阳能电池板的电压又上升到较高的值，辅助电源又会启动。如此反复循环下去，会对辅助电源及光伏并网逆变器造成比较大的伤害。\n[0003] 中国专利申请201010154709.9公开了一种可避免光伏逆变器辅助电源反复启停的电路，该电路为卸荷负载投切电路，该卸荷负载投切电路与辅助电源整合在一起，将该卸荷负载投切电路作为辅助电源的一部分，且卸荷负载投切电路的开通和关断全部由辅助电源的初级电路来控制。在辅助电源关机时，该卸荷负载投切电路挂载在光伏逆变器的直流母线上，以抑制太阳能电池板在弱光时过高的开路电压，避免了过高的太阳能电池板的开路电压引发辅助电源开机；反之，当太阳能电池板的输出能力足够使辅助电源启动时，卸荷负载投切电路被移除，整个辅助电源系统正常工作。\n[0004] 同时，卸荷负载电路的关断控制电路连接到为电源芯片供电的支路或辅助电源芯片的电压基准。关闭卸荷负载投切电路时需要在较短的时间提供较大的驱动电流，很可能会将为电源芯片供电支路的电压拉低，导致电源芯片关闭，辅助电源也被迫关闭。而电源芯片的电压基准能提供的驱动能力很小，从此处取电会造成电源芯片的定时电路故障，降低芯片可靠性。\n[0005] 该卸荷负载投切电路是辅助电源的一部分，不是独立模块，导致只适用于特定的辅助电源拓扑，而且辅助电源芯片采用特定的比较传统的电源芯片UC384X，这就导致该卸荷负载投切电路无法搭载使用新型的电源芯片，而且在某些条件下无法避免辅助电源反复启停。\n[0006] 专利申请201010154709.9仅考虑辅助电源所需功率，没有考虑足够的余量。当太阳能电池板输出的功率可以满足辅助电源需要，辅助电源启动，若电网符合要求，逆变器也会启动，这时若太阳能电池板输出的功率仅够满足辅助电源需要，逆变器一启动，光伏逆变器直流母线上的电压同样有可能会因输出电流增大而下降，辅助电源同样有可能关闭。即使辅助电源不关闭，如果额定功率为几千瓦的光伏逆变器输出的功率仅有十几瓦甚至更低的情况下，光伏逆变器的输出电流已经严重畸变，这时并网对光伏逆变器本身及电网都没有好处。\n发明内容\n[0007] 本发明是针对上述背景技术存在的缺陷提供一种用于光伏逆变器系统辅助电源的电路，解决光伏逆变器辅助电源反复启停的问题，只有当太阳能电池板输出的功率达到一定值时才启动辅助电源。\n[0008] 为实现上述目的，本发明公开了一种用于光伏逆变器系统辅助电源的电路，其包括太阳能电池板、输入母线电容、辅助电源及卸荷电路模块，所述卸荷电路模块电性连接于所述输入母线电容及光伏逆变器系统的辅助电源之间，所述辅助电源从所述母线电容取电，所述卸荷电路模块包括第一电阻、第二电阻、第四电阻、第二开关管及光电耦合器，所述第一电阻电性连接于所述输入母线电容及所述第二开关管的漏极之间，所述第二开关管的源极接初级地，所述第二开关管的栅极电性连接于所述光电耦合器的三极管集电极，所述光电耦合器的三极管发射极接初级地，所述光电耦合器的二极管阳极通过所述第四电阻电性连接于所述辅助电源的输出端，所述光电耦合器的二极管阴极接次级地。\n[0009] 进一步地，所述辅助电源包括初级电源单元、次级电源单元及变压器单元，所述初级电源单元包括电源芯片及第一开关管，所述电源芯片包括芯片供电管脚，所述芯片供电管脚电性连接有启动电阻，所述启动电阻另一端与所述输入母线电容电性连接，所述卸荷电路模块的第二开关管的栅极通过第二电阻电性连接所述启动电阻一端；所述第一开关管的栅极电性连接有第三电阻，所述第三电阻一端与所述电源芯片输出端电性连接；所述变压器单元电性连接于所述初级电源单元与所述次级电源单元之间。\n[0010] 进一步地，所述第二开关管为MOS管、三极管及IGBT管三种中的任意一个。\n[0011] 综上所述，本发明一种用于光伏逆变器系统辅助电源的电路通过在输入母线电容与辅助电源之间电性连接卸荷电路模块，在弱光照时提供电流回路将太阳能电池板产生的能量消耗掉，避免太阳能电池板出现开路状态，防止太阳能电池板出现电压虚高的现象，通过调整第一电阻的大小可以控制在太阳能电池板输出的功率达到一定值时才启动辅助电源，确保辅助电源不会反复启停，保证了光伏逆变器辅助电源启动的可控性及稳定性。\n附图说明\n[0012] 图1为本发明实施例的原理框图。\n[0013] 图2为图1所示的结构示意图。\n具体实施方式\n[0014] 为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。\n[0015] 如图1和图2所示，本发明一种用于光伏逆变器系统辅助电源的电路包括太阳能电池板10、输入母线电容20、辅助电源30及卸荷电路模块40，所述卸荷电路模块40电性连接于所述输入母线电容20及光伏逆变器系统的辅助电源30之间，在光伏逆变器系统使用Boost电路做前级的情况下，所述输入母线电容20为Boost电路的输出电容，所述辅助电源30从所述母线电容20取电。\n[0016] 所述辅助电源30包括初级电源单元31、次级电源单元32及变压器单元33，所述初级电源单元31包括电源芯片U1及第一开关管Q1，所述电源芯片U1包括芯片供电管脚VCC，所述芯片供电管脚VCC电性连接有启动电阻R0，所述启动电阻R0另一端与所述输入母线电容20电性连接，所述启动电阻R0的阻值及所述电源芯片U1的最小启动电流决定了所述辅助电源30的最小启动电压，通过设定所述辅助电源30的最小启动电压及查得的所述电源芯片U1的最小启动电流可以选择相应的启动电阻R0的阻值；所述第一开关管Q1的栅极电性连接有第三电阻R3，所述第三电阻R3一端与所述电源芯片U1输出端电性连接；所述次级电源单元32包括整流滤波电路321，所述整流滤波电路321主要由二极管D2、第二电容C2、第三电容C3、第五电容C5、第六电容C6及电感L1组成，用于输出低压直流电；所述变压器单元33包括变压器T，所述变压器T电性连接于所述初级电源单元31与所述次级电源单元32之间。\n[0017] 所述辅助电源30开关电路可以是反激式，也可以采用其他常用开关电路结构。在光伏逆变器系统中，由于辅助电源30直接从输入母线电容20上取电，辅助电源30的输入电压范围与光伏逆变器系统额定的输入电压范围一致，为保证辅助电源30运行的可靠性，需根据辅助电源30的输入电压范围及辅助电源30输出功率选择合适的开关电路结构；当辅助电源30的输入电压较高时，选择双管正激式或双管反激式，当辅助电源30输入电压较低及输出功率较小时选择反激式。\n[0018] 所述卸荷电路模块40包括第一电阻R1、第二电阻R2、第四电阻R4、第二开关管Q2及光电耦合器U2，所述第二开关管Q2为MOS管、三极管及IGBT管三种中的任意一个；所述第一电阻R1为所述卸荷电路模块40的负载电阻，所述第一电阻R1电性连接于所述输入母线电容20及所述第二开关管Q2的漏极之间，所述第二开关管Q2的源极接初级地；所述第二开关管Q2的栅极通过第二电阻R2电性连接所述启动电阻R0一端，同时所述第二开关管Q2的栅极电性连接所述光电耦合器U2的三极管集电极，所述光电耦合器U2的三极管发射极接初级地，所述光电耦合器U2的二极管阳极通过所述第四电阻R4电性连接于所述次级电源单元32的输出端，所述光电耦合器U2的二极管阴极接次级地。\n[0019] 本发明使用时，所述第一电阻R1的阻值由所述辅助电源30的最小启动电压和所设定的光伏逆变器系统启动功率决定。当所述输入母线电容20的电压没有达到所述辅助电源30的最小启动电压时，所述第一电阻R1承受所述输入母线电容20的直流母线电压，将所述太阳能电池板10产生的能量消耗掉，保证直流母线电压小于所述辅助电源30的启动电压，辅助电源30处于非工作状态。在本实施例中，假定辅助电源30最小启动电压为\n150V，若光伏逆变器系统要求最少启动功率为50W，则在辅助电源30最小启动电压以下，太阳能电池板10产生的能量要由第一电阻R1消耗掉，可以计算出R1的阻值为450欧姆。\n[0020] 本实施例中辅助电源30开关电路为反激式，所述电源芯片U1的型号为UC2845。\n当太阳光照比较弱时，太阳能电池板10输出电压比较低，流过启动电阻R0的电流小于电源芯片U1的最小启动电流，电源芯片U1的芯片供电管脚VCC上的电压无法达到电源芯片U1最小启动的阀值电压，辅助电源30不能工作。随着输入母线电容20的电压升高，流过启动电阻R0的电流逐渐增大，第二开关管Q2的栅极电压也慢慢升高，当第二开关管Q2的栅极电压高于第二开关管Q2开通阀值电压(2.5～5V)时，第二开关管Q2导通，卸荷电路模块\n40形成通路，太阳能电池板10产生的能量在第一电阻R1上消耗掉；而电源芯片U1的启动电压高于第二开关管Q2的开通阀值电压，在辅助电源30没有工作之前，卸荷电路模块40已经导通，为太阳能电池板10提供了能量泄放通道，避免了太阳能电池板10的开路状态，不会出现电压虚高现象。\n[0021] 当太阳光照增强时，太阳能电池板10输出电压逐渐升高，当太阳能电池板10产生的能量超过光伏逆变器系统设定的最小值时，输入母线电容20的电压就会上升到辅助电源30的最小启动电压，流过启动电阻R0的电流满足电源芯片U1启动的需要，为电源芯片U1供电的电压达到电源芯片U1要求的最小电压，辅助电源30启动。当辅助电源30启动后，次级电源单元32的输出电压达到稳定值，次级电源单元32的输出电压经过第四电阻R4流经光电耦合器U2的二极管阳极，二极管导通后将信号传递到光电耦合器U2的三极管，使得三极管导通，此时第二开关管Q2的栅极接初级地，使得第二开关管Q2栅极电压低于第二开关管Q2开通阀值电压，第二开关管Q2断开，第一电阻R1通路被切断，不再消耗能量。太阳能电池板10产生的能量高于光伏逆变器系统要求的最小能量，光伏逆变器系统可以启动。\n[0022] 当太阳光照又变弱时，太阳能电池板10产生的能量便会小于光伏逆变器系统要求的能量，此时次级电源单元32的输出电压便会下降，当次级电源单元32的输出电压低于一定值时，光电耦合器U2的二极管不能导通，光电耦合器U2的三极管便会断开，而第二开关管Q2栅极电压便会上升，当第二开关管Q2栅极电压高于第二开关管Q2栅极开通阀值电压时，第二开关管Q2栅极导通，卸荷电路模块40形成通路，将输入母线电容20电压拉低到辅助电源30启动电压以下，辅助电源30关闭。\n[0023] 综上所述，本发明一种用于光伏逆变器系统辅助电源的电路通过在输入母线电容\n20与辅助电源30之间电性连接卸荷电路模块40，在弱光照时提供电流回路将太阳能电池板10产生的能量消耗掉，避免太阳能电池板10出现开路状态，防止太阳能电池板10出现电压虚高的现象，通过调整第一电阻R1的大小可以控制在太阳能电池板10输出的功率达到一定值时才启动辅助电源30，确保辅助电源30不会反复启停，保证了光伏逆变器辅助电源30启动的可控性及稳定性；同时本发明适用于各种结构的辅助电源开关电路，不需要特定的电源芯片，具有广泛的适用性。\n[0024] 以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。