一种多变压器组合的大功率逆变器及发电系统的制作方法

1.本技术涉及逆变电源的技术领域，尤其是涉及一种多变压器组合的大功率逆变器及发电系统。


背景技术：

2.随着用电市场不断提升，对电力需求大大增加，因此出现能源不足或不均现象，光伏储能逆变电源顺应市场而生，光伏储能逆变电源包括储能和逆变两部分。
3.在相关技术中，通过光伏发出的电源为直流电源，需要经过逆变器将直流电转换为交流电，从而使光伏发出的电量并入电网内，逆变器的选择通常根据接入的直流电源和需要发出的功率决定，但是在光伏发电厂中，由于需要转换的功率越来越大，故对逆变器中的变压器要求也越来越大，目前，在大变压器市场中，大变压器市场用量少，采购周期长，价格贵，且生产困难。


技术实现要素：

4.为了满足大功率逆变器的使用需求，本技术提供了一种多变压器组合的大功率逆变器及发电系统。
5.第一方面，本技术提供一种多变压器组合的大功率逆变器及发电系统，采用如下的技术方案：一种多变压器组合的大功率逆变器，包括直流升压单元、逆变单元、交流处理单元和控制单元；其中，所述直流升压单元的数量为多个；多个所述直流升压单元的电源输入端均连接于外部直流供电端，多个所述直流升压单元的控制端均连接于所述控制单元的输出端，多个所述直流升压单元的电源输出端均连接于所述逆变单元的输入端，所述逆变单元的输出端连接于所述交流处理单元的输入端，所述交流处理单元的输出端分别连接于所述控制单元的输入端和所述逆变器的交流输出端；所述控制单元用于输出驱动信号，以控制所述直流升压单元进行升压；所述直流升压单元用于接收所述驱动信号，并根据所述驱动信号对所述外部直流供电端的第一直流电压进行升压，得到第二直流电压；所述逆变单元用于将所述第二直流电压进行逆变，得到第一交流电压；所述交流处理单元用于对所述第一交流电压进行稳定处理，得到第二交流电压，并输出所述第二交流电压；所述控制单元还用于根据所述第二交流电压改变输出的所述驱动信号，以使所述交流处理单元输出大功率电压。
6.通过采用上述技术方案，当需要大功率逆变器对外部直流供电端的第一直流电压并入电网时，多个直流升压单元对第一直流电压进行升压，得到第二直流电压，从而使第二直流电压满足大功率逆变器的输出功率，之后通过逆变单元对第二直流电压进行逆变，转
换为第一交流电压，控制单元控制交流处理单元对第一交流电压进行处理，得到第二交流电压，使大功率逆变器输出的第二交流电压满足使用需求。
7.可选的，所述直流升压单元包括变压器t和推挽子单元，所述推挽子单元的控制端连接于所述控制单元的输出端，所述推挽子单元的电源输入端连接于所述外部直流供电端，所述推挽子单元的电源输出端连接于所述变压器t的初级绕组，所述变压器的次级绕组连接于所述交流处理单元；所述推挽子单元用于对所述变压器t初级绕组的直流电压进行脉宽调制，增大所述变压器t初级绕组的直流电压。
8.通过采用上述技术方案，推挽子单元对第一直流电压进行脉宽调制，改变第一直流电压的占空比，从而达到对第一直流电压进行升压的目的。
9.可选的，多个所述变压器的初级绕组并联于所述外部直流供电端，所述变压器的次级绕组串联并电连接于所述交流处理单元。
10.通过采用上述技术方案，变压器的初级绕组并联能够实现对第一直流电压的不断调制和升压，增大变压器的初级绕组的第一直流电压，同时变压器的次级绕组串联在一起能够增大第一直流电压的输出功率，从而满足大功率逆变器的输出功率，进而使大功率逆变器满足使用需求。
11.可选的，所述交流处理单元包括第一滤波子单元和稳压子单元，所述第一滤波子单元的输入端连接于所述逆变单元的输出端，所述第一滤波子单元的输出端连接于所述稳压单元的输入端，所述稳压单元的输出端连接于所述逆变器的交流输出端；所述第一滤波子单元用于滤除所述第二交流电压的杂波；所述稳压子单元用于对所述第二交流电压进行稳压，使得第二交流电压更加稳定。
12.可选的，所述交流处理单元还包括第二滤波子单元和电磁兼容子单元，所述第二滤波子单元的输入端连接于所述稳压子单元的输出端，所述第二滤波子单元的输出端连接于所述电磁兼容子单元的输入端，所述电磁兼容子单元的输出端连接于所述逆变器的交流输出端；所述第二滤波子单元用于对所述第二交流电压进行低通滤波处理，得到第二交流电压的正弦交流电压；所述电磁兼容子单元用于对所述第二交流电压产生的辐射进行抑制，实现电磁兼容。
13.可选的，还包括：第一极限电压采样单元，连接于所述交流处理单元和控制单元，用于对所述第二交流电压进行短路极限电压采样，并输出至所述控制单元内。
14.可选的，还包括：第二电压采样单元，连接于所述交流处理单元和所述控制单元；用于对所述交流处理单元输出的第二交流电压进行实时电压采样，得到采样电压，并将所述采样电压输出至所述控制单元内。
15.可选的，在所述第二电压采样单元和所述控制单元之间电连接有信号放大单元；所述信号放大单元用于对所述采样电压进行放大。
16.第二方面，本技术提供一种发电系统，采用如下的技术方案：一种发电系统，包括发电设备和如第一方面任一项所述的一种多变压器组合的大功率逆变器。
17.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1. 当需要大功率逆变器对外部直流供电端的第一直流电压并入电网时，多个直流升压单元对第一直流电压进行升压，得到第二直流电压，从而使第二直流电压满足大功率逆变器的输出功率，之后通过逆变单元对第二直流电压进行逆变，转换为第一交流电压，控制单元控制交流处理单元对第一交流电压进行处理，得到第二交流电压，使大功率逆变器输出的第二交流电压满足使用需求；2. 变压器的初级绕组并联能够实现对第一直流电压的不断调制和升压，增大变压器的初级绕组的第一直流电压，同时变压器的次级绕组串联在一起能够增大第一直流电压的输出功率，从而满足大功率逆变器的输出功率，进而使大功率逆变器满足使用需求。
附图说明
18.图1是本技术实施例的结构框图。
19.图2是本技术实施例用于展示直流升压单元的电路原理图。
20.图3是本技术实施例用于展示稳压子单元的电路原理图。
21.图4是本技术实施例用于第二电压采样单元的电路原理图。
22.附图标记说明：1、直流升压单元；11、推挽子单元；2、逆变单元；3、交流处理单元；31、第一滤波子单元；32、稳压子单元；321、第一调制模块；322、第二调制模块；323、第三调制模块；324、第四调制模块；33、第二滤波子单元；34、电磁兼容子单元；4、控制单元；5、第一极限电压采样单元；6、第二电压采样单元；7、信号放大单元。
具体实施方式
23.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-4及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
24.本技术实施例公开一种多变压器组合的大功率逆变器。参照图1和图2，大功率逆变器包括逆变单元2、交流处理单元3、控制单元4和多个直流升压单元1；多个直流升压单元1的输入端均并联于外部直流供电端，多个直流升压单元1的输出端均串联于逆变单元2的输入端。
25.在本实施例中，以直流升压单元1的数量为三个为例，即直流升压单元1包括第一直流升压单元、第二直流升压单元和第三直流升压单元，第一直流升压单元、第二直流升压单元和第三直流升压单元的内部连接结构相同，以第一直流升压单元为例：第一直流升压单元包括变压器t和推挽子单元11；推挽子单元11的电源输入端连接于外部直流供电端，推挽子单元11的输出端连接于变压器t的初级绕组，推挽子单元11的控制端连接于控制单元4的输出端；变压器t的中间抽头连接于外部直流供电端，变压器t的次级绕组连接于逆变单元2的输入端。其中，变压器的初级绕组的数量为两个，分别为第一初级绕组和第二初级绕组，第一初级绕组的一端与第二初级绕组的一端相互耦合。
26.具体的，推挽子单元11包括电阻器r14、电阻器r16、电阻器r17、电阻器86、电阻器r15、电阻器r23、电阻器r25、电阻器r26、电阻器r1、电容器c7、二极管d1、二极管d2、第一开关件q1和第二开关件q3；其中，第一开关件q1和第二开关件包括但不限于三极管、mos管、三极管与逻辑门的组合等，在本技术中，第一开关件q1和第二开关件q2均以n沟道型mos管进行展示；电阻器r1的一端连接于外部直流供电端，电阻器r1的另一端分别连接于二极管d1的阴极和二极管d2的阴极，电容器c7并联在电阻器r1的两端，二极管d1的阳极连接于第一开关件q1的漏极，第一开关件q1的漏极分别连接于电阻器r86的一端和接地端gnd，电阻器r86的另一端连接于电阻器r14的一端，电阻器r14的另一端连接于控制单元4，第一开关件q1的栅极分别连接于电阻器r16的一端和电阻器r17的一端，电阻器r17的另一端连接于接地端gnd，电阻器r16的另一端连接于控制单元4，第一开关件q1的漏极连接于第一初级绕组的一端，第一初级绕组的中间抽头连接于外部直流供电端。
27.二极管d2的阳极连接于第二开关件q3的漏极，第二开关件q3的源极分别连接于电阻器r26的一端和接地端gnd，电阻器r26的另一端连接于电阻器r23的一端，电阻器r23的另一端连接于控制单元4，第二开关件q3的栅极分别连接于电阻器r15的一端和电阻器r25的一端，电阻器r15的另一端连接于接地端gnd，电阻器r25的另一端连接于控制单元4，第二开关件q3的漏极连接于第一初级绕组的一端，第二开关件q3的源极连接于第二初级绕组的一端。
28.当控制单元4输出驱动信号时，若驱动信号驱动第一开关件q1导通，则此时驱动信号控制第二开关件q2截止；若驱动信号驱动第一开关件q1截止，此时驱动信号控制第二开关件q2导通，通过利用驱动信号调节第一开关件q1或第二开关件q2的导通时间，改变变压器t的初级绕组的占空比，从而提高输入至变压器t的初级绕组的输入电压，进而实现对变压器t的次级绕组的大功率输出。
29.在本实施例中，三个变压器t的初级绕组的中间抽头均并联于外部直流供电端，三个变压器t的次级绕组依次串联，且连接于逆变单元2。
30.当需要调节变压器t的输出功率时，可以通过调节对应的直流升压单元1的占空比，从而调节变压器t的初级绕组的电压，进而调节变压器t的输出功率，间接调节大功率逆变器的输出功率。
31.进一步地，为了更快地对变压器t的初级绕组的占空比进行调节，在第一开关件q1的漏极和源极并联有第三开关件q2，在第二开关件q3的漏极和源极并联有第四开关件q4，其中，第一开关键q1和第三开关件q2均同时导通，第二开关件q3和第三开关件q4均同时导通。
32.在本技术中，第二开关件q3和第三开关件q4均为n沟道型mos管。
33.在本实施例中，在直流升压单元1和外部直流供电端之间串联有保险丝f和电容器c1，对直流升压单元1进行保护。
34.参照图1、图3和图4，作为本实施例的一种可选实施方式，逆变单元2包括电容器c17、电容器c18和若干个逆变桥；电容器c17的一端连接于变压器t的次级绕组的一端，电容器c17的另一端连接于逆变桥的第一桥臂，电容器c18与电容器c17并联，逆变桥的第二桥臂连接于变压器t的次级绕组，逆变桥的第三桥臂和第四桥臂均连接与交流处理单元3。
35.在直流升压单元1对外部直流供电端输入的第一直流电压进行升压后，逆变桥对
第二直流电压进行逆变处理，得到第一交流电压，从而完成直流到交流的转变。
36.作为本实施例的一种可选实施方式，交流处理单元3包括第一滤波子单元31、稳压子单元32、第二滤波子单元33和电磁兼容子单元34；第一滤波子单元31的输入端连接于逆变单元2的输出端，第一滤波子单元31的输出端连接于稳压子单元32的输入端，稳压子单元32的输出端连接于第二滤波子单元33的输入端，第二滤波子单元33的输出端连接于电磁兼容子单元34的输入端，电磁兼容子单元34的输出端连接于大功率逆变器的输出端ac。
37.作为本实施例的一种可选实施方式，第一滤波子单元31包括电阻器r33、电阻器r34、电容器c21、电容器c19和电容器c20；电阻器r33的一端连接于逆变桥的第四桥臂，电阻器r33的另一端连接于电阻器r34的一端，电阻器r34的另一端连接于逆变桥的第三桥臂，电容器c21、电容器c19和电容器c20均并联于逆变桥的第三桥臂和第四桥臂之间，且逆变桥的第三桥臂连接于接地端gnd。
38.当逆变桥将第二直流电压转换为第一交流电压时，电容器c21、电容器c19和电容器c20对第一交流电压进行滤波，减小第一交流电压中的杂波，并将第一交流电压输入至稳压子单元32内。
39.具体的，为了适应大功率逆变器的大功率输出，需要对稳压子单元32的数量进行调整，例如输出一个功率为50kw的电压，此时需要一个稳压子单元32，输出一个功率为100kw的电压，此时需要两个稳压子单元32。在本实施例中，以一个稳压子单元进行展示。
40.作为本实施例的一种可选实施方式，稳压子单元32包括电容器c31、电阻器c41、电容器c96、电容器c27、第一调制模块321、第二调制模块322、第三调制模块323和第四调制模块324，第一调制模块321和第二调制模块322串联设置，第三调制模块323和第四调制模块324串联设置，且第一调制模块321与第二调制模块322并联设置，第一调制模块321和第三调制模块323对向设置，第二调制模块322和第四调制模块324对向设置，第一调制模块321、第二调制模块322、第三调制模块323和第四调制模块324的内部连接结构相同，在此以第一调制模块321进行举例说明。
41.在第三调制模块323和第四调制模块324之间设置有稳压子单元32的第一输出端vs1，在第一调制模块321和第二调制模块322之间设置有稳压子单元32的第二输出端vs2，电容器c31的一端连接于第一滤波子单元31的一端，电容器c31的另一端连接于电阻器r41的一端，电阻器r41的另一端连接于稳压子单元32的第二输出端vs2，电容器c27的一端连接于接地端gnd，电容器c27的另一端连接于电阻器r96的一端，电阻器r96的另一端连接于稳压子单元32的第一输出端vs1。
42.第一调制模块321包括电阻器40、电阻器r97、电阻器r98、二极管d21和第五开关件q17；其中，第五开关件q17包括但不限于三极管、mos管、三极管与逻辑门的组合等，在本技术中，第五开关件q17以n沟道型mos管进行展示。
43.电容器c31的一端分别连接于第一滤波子单元31的输出端和第五开关件q17的漏极，第五开关件q17的栅极分别连接于电阻器r40的一端、电阻器r97的一端和电阻器r98的一端，电阻器r40的另一端分别连接于第五开关件q17的源极和稳压子单元32的第二输出端vs2，电阻器r98的另一端连接于二极管d21的阳极，电阻器r97的另一端分别连接于二极管d21的阴极和控制单元4的输出端。
44.在本实施例中，第一调制模块321中的第五开关件q17和第三调制模块323中的第
七开关件q22为一对管，同时导通或截止；第二调制模块322中的第六开关件q20和第四调制模块324中的第八开关件q24为一对管，同时导通或截止。
45.当需要对第一滤波子单元31处理后的第一交流电压进行稳压处理时，控制单元4输出驱动信号，分别控制第五开关件q17、第六开关件q20、第七开关件q22和第八开关件q24成对导通，即第五开关件q17和第七开关件q22同时导通，第六开关件q20和第八开关件q24截止，此时第一调制模块321和第三调制模块323对第一交流电压进行脉宽调制，从而改变第一交流电压的占空比，进而使第一交流电压更加稳定。
46.在本实施例中，第一调制模块321和第三调制模块323导通时，第二调制模块322和第四调制模块324截止，第二调制模块322和第四调制模块324导通时，第一调制模块321和第三调制模块323截止，依次导通和介质，能够增大调制频率，更快的对第一交流电压进行调制。
47.作为本实施例的一种可选实施方式，稳压子单元32还连接有第一极限电压采样单元5，第一极限电压采样单元5的输出端连接于控制单元4的输入端。
48.第一极限电压采样单元5包括若干个采样电阻器r90，采样电阻器r90对稳压子单元32调制的第一交流一电压进行短路测试，得到第一交流电压的极限值，从而将第一交流电压的极限值输入至控制单元4内，进而使控制单元4能够根据第一交流电压的极限值对驱动稳压子单元32的驱动信号进行修改，减小大功率逆变器发生损坏的可能性。
49.作为本实施例的一种可选实施方式，第二滤波子单元33包括电感器l1和电容器c40，电感器l1的一端连接于稳压子单元32的第二输出端vs2，电感器l1的另一端分别连接于电容器c40的一端和电磁兼容子单元34的输入端。
50.具体的，电感器l1和电容器c40组成低通滤波器，对第一交流电压进行滤波，滤出第一交流电压中的正弦交流电压，使第一交流电压能够被使用。
51.作为本实施例的一种可选实施方式，电磁兼容子单元34包括若干个励磁线圈lf，励磁线圈lf的输入端连接于第二滤波子单元33的输出端，励磁线圈lf的输出端连接于大功率逆变器的输出端ac。
52.具体的，励磁线圈lf能够对第一交流电压中产生的辐射进行抑制，减小大功率逆变器受到的电磁干扰，并输出第二交流电压。
53.作为本实施例的一种可选实施方式，电磁兼容子单元34的输出端还连接有第二电压采样单元6，第二电压采样单元6的输出端连接于控制单元4。
54.第二电压采样单元6包括控制芯片u1、电容器c41和电容器c25，控制芯片u1的第一引脚、第二引脚、第三引脚和第四引脚均连接于电磁兼容子单元34，控制芯片u1的第五引脚连接于接地端gnd，控制芯片u1的第七引脚连接于控制单元4，控制芯片u1的第八引脚连接于参考电压输入端vcc，电容器c41和电容器c25均并联于控制芯片u1的第五引脚和第八引脚。
55.控制芯片u1为电压采样芯片，在此不再多做赘述。
56.在得到第二交流电压之后，需要对第二交流电压进行采样，即通过控制芯片u1对第二交流电压进行电压采样，得到采样电压，并对将采样电压传输至控制单元4内，以此来对大功率逆变器输出的第一交流电压进行实时采样和监控。
57.作为本实施例的一种可选实施方式，在控制单元4和第二电压采样单元6之间设置
有信号放大单元7，信号放大单元7的输入端连接于控制芯片u1的第七引脚，信号放大单元7的输出端连接于控制单元4的输入端。
58.具体的，信号放大单元7包括电容器c39、电阻器r55、电阻器r56、电阻器r57、电阻器r58和放大器u2，电容器c39的一端连接于控制芯片u1的第七引脚，电容器c39的另一端连分别连接于电阻器r55的一端、放大器u2的同相输入端和电阻器r56的一端，电阻器r55的另一端连接于参考电压输入端vcc，电阻器r56的另一端连接于接地端gnd，放大器u2的反相输入端连接于电阻器r58的一端，电阻器r58的另一端连接于接地端gnd，放大器u2的输出端连接于控制单元4，电阻器r57串联在放大器u2的输出端和反相输入端，以对放大器u2进行反馈，从而提高放大器u2输出的采样电压，进而使控制单元4接收的采样电压更加准确。
59.本技术实施例一种多变压器组合的大功率逆变器的实施原理为：当需要输出大功率电压时，多个直流升压单元1对外部直流供电端输入的第一直流电压进行升压，输出达到大功率的第一直流电压，即控制单元4输出驱动信号控制推挽子单元11工作，对输入变压器t的初级绕组的第一直流电压进行脉宽调制，改变第一直流电压的占空比，从而经过变压器t对第一直流电压进行升压，得到第二直流电压，然后经过逆变单元2的逆变作用，将第二直流电压转变为第一交流电压，第一交流电压经过第一滤波子单元31的滤波，将第一交流电压内的杂波进行过滤，然后经过稳压子单元32的脉宽调制，使第一交流电压更加稳定，并将稳定后的第一交流电压传输至第二滤波子单元33，第二滤波子单元33滤出第一交流电压的正弦交流电压，然后经过电磁兼容子单元34的抑制辐射作用，减小第一交流电压产生的电磁影响，使电磁兼容子单元34输出第二交流电压，从而使大功率逆变器第二交流电压。
60.本技术实施例还提供一种发电系统，发电系统包括发电设备和与发电设备电连接大功率逆变器。
61.在本实施例中，发电设备为采用光伏发电或风力风电的新能源发电设备，由于新能源发电所发出的电源为直流电，故需要大功率逆变器对直流电进行逆变，才能新能源发电并入电网内，从而满足电网的需求。
62.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。