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一种基于非接触供电技术的逆变系统及检测方法

阅读:546发布:2020-05-08

专利汇可以提供一种基于非接触供电技术的逆变系统及检测方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提出了一种基于非 接触 供电技术的逆变系统及检测方法,包括 太阳能 电池 、DC‑AC 电能 变换器 电路 、非接触 变压器 、整流电路、滤波电路和逆变电路, 太阳能电池 与DC‑AC电能变换器电路相连接,DC‑AC电能变换器电路与非接触变压器相连接,非接触变压器与整流电路相连接,整流电路与滤波电路相连接,滤波电路与逆变电路相连接;所述非接触变压器包括相互耦合的原边线圈和副边线圈,原边线圈与副边线圈之间设有长度大于2mm、可容纳屋面 面层 或墙面防 水 材料的间隙。与传统的电路相比,本发明可以省去太阳能电池引入 建筑物 或构筑物的 导线 ;由于没有引入导线, 太阳能电池板 可以兼做防水材料。,下面是一种基于非接触供电技术的逆变系统及检测方法专利的具体信息内容。

1.一种基于非接触供电技术的逆变系统,其特征在于,包括太阳能电池(1)、DC-AC电能变换器电路(2)、非接触变压器(3)、整流电路(4)、滤波电路(5)和逆变电路(6),太阳能电池(1)与DC-AC电能变换器电路(2)相连接,DC-AC电能变换器电路(2)与非接触变压器(3)相连接,非接触变压器(3)与整流电路(4)相连接,整流电路(4)与滤波电路(5)相连接,滤波电路(5)与逆变电路(6)相连接;所述非接触变压器(3)包括相互耦合的原边线圈和副边线圈,原边线圈与副边线圈之间设有长度大于2mm、可容纳屋面面层或墙面防材料的间隙;所述DC-AC电能变换器电路(2)将太阳能电池(1)得到的直流电转变为交流电,经非接触变压器(3)的原边线圈以非接触方式传递能量到副边线圈,副边线圈得到交流电传递给整流电路(4)和滤波电路(5)进行整流滤波得到直流电,再由逆变电路(6)逆变成稳定的工频交流电,供给其后的负载使用或将能量传输到电网
还包括变换器控制电路(111)和逆变控制电路(112),变换器控制电路(111)与DC-AC电能变换器电路(2)相连接;所述逆变控制电路(112)与逆变电路(6)相连接,逆变电路(6)分别与电压信号检测电路(113)和电流信号检测电路(114)相连接,电压信号检测电路(113)与第一信号处理电路(115)相连接,第一信号处理电路(115)与逆变控制电路(112)相连接,电流信号检测电路(114)与第二信号处理电路(116)相连接,第二信号处理电路(116)与逆变控制电路(112)相连接;所述电压信号检测电路(113)将输出电压uo转变为交流低电压信号uos,电流检测电路(114)将输出电流io转变为交流低电压信号uios,电压信号检测电路(113)将处理后的信号传送给第一信号处理电路(115),电流信号检测电路(114)将处理后的信号传送给第二信号处理电路(116),第一信号处理电路(115)将处理后的信号xu(t)传送给逆变控制电路(112),第二信号处理电路(116)将处理后的信号xi(t)传送给逆变控制电路(112);
基于非接触供电技术的逆变系统的检测方法的步骤如下:
步骤一:逆变电路(6)的输出电压uo经电压信号检测电路(113)滤波与降压得到电压信号uos,第一信号处理电路(115)将正负交变的电压信号uos分两路相乘,得到恒正的信号xu(t),则xu(t)=k1·uos2=k1·(|uos|sinα)2,第一信号处理电路(115)将信号xu(t)传送到逆变控制电路(112);其中k1为常数;
步骤二:逆变控制电路(112)将信号xu(t)转换成数字量并存入存储器;从逆变控制电路(112)内部的存储器中取出信号k1·uos2之前T1/4的波形k1·[|uos|sin(α+90°)]2对应的数字量,根据sin2(α)+sin2(α+90°)=1的原理,将二者相加得到输出电压uo平均值的平方:
=k1·k2·{(|uos|sinα)2+[|uos|sin(α+90°)]2},其中,k2为常系数,T1为电压信号uos的周期;
步骤三:设yu(t)= ,eu(t)=  ,将信号xu(t)等间隔采样并存储为序列,每个工
频周期内采样频率设定为400次,采样频率fs定为20kHz;采样周期TS=1/fs,对应的FIR滤波器
eu (t)=a0·xu(t)+a100·xu(t-100·TS) + a400·xu(t-400·TS)+ a500·xu(t-500·TS)
= xu(t)+ xu(t-100·TS)-xu(t-400·TS)-xu(t-500·TS);
yu (t) = a0·xu(t)+ a100·xu(t-100·TS) = xu(t)+ xu(t-100·TS);
其中, 系数a0=a100= 1,a400=a500= -1;
正常工作状态下,电压平均值变化较小,变化差值eu(t)= 始终维持在0V2左右;当系统出现明显电压跌落时,差值eu(t)=  会急剧减小到负值,且信号yu(t)急剧下降;
步骤四:逆变电路(6)的输出电流io经流电信号检测电路(114)将电流转化成电压信号uios,第二信号处理电路(116)将正负交变的电压信号uios分两路进行相乘,得到恒正的信号xi(t),则xi(t)=k3·uios2= k3·(|uios|sinα)2;第二信号处理电路(116)将信号xi(t),传送到逆变控制电路(112);逆变控制电路(112)将信号xi(t)转换成数字量并存入存储器;从逆变控制电路(112)内部的存储器中取出信号xi(t)之前T1/4时刻的波形k3·[|uios|sin(α+
90°)]2对应的数字量,得到输出电流io的平均值平方: =k3·k4·{(|uios|sinα)2+[|uios|sin(α+90°)]2},其中,k3、k4为常系数;
步骤五:设yi(t)= ,ei(t)= ,将信号xi(t)等间隔采样并存储为序列,每个工频周期内采样频率设定为400次,采样频率fs定为20kHz;采样周期TS=1/fs,对应的FIR滤波器:
ei(t)=a0·xi(t)+ a100·xi(t-100·TS) + a400·xi(t-400·TS)+ a500·xi(t-500·TS)
= xi(t)+ xi(t-100·TS)-xi(t-400·TS)-xi(t-500·TS);
yi (t) = a0·xi(t)+ a100·xi(t-100·TS) = xi(t)+ xi(t-100·TS);
其中,系数a0=a100= 1,a400=a500= -1;
当出现电流剧增时,信号ei(t)变为正值且信号yi(t)急剧上升;由于信号e(t)不会出现延迟失真,信号ei(t)变为正值可判断为电流增大。
2.根据权利要求1所述的基于非接触供电技术的逆变系统,其特征在于,所述DC-AC电能变换器电路(2)为半桥式变换电路(21)、全桥式变换电路(22)、推挽式变换电路(23)或推挽式自持式变换电路(24);
所述半桥式变换电路(21)包括电容C1、电容C2、开关管S1和开关管S2,电容C1和电容C2串联连接后的支路与开关管S1与开关管S2串联连接的支路并联连接,电容C1和电容C2的所在支路的两端与太阳能电池(1)的输出端相连接,电容C1和电容C2的中点、开关管S1和开关管S2的中点分别与非接触变压器(3)的输入端相连接;
所述全桥式变换电路(22)包括开关管S3、开关管S4、开关管S5和开关管S6,开关管S3和开关管S4串联连接后的支路与开关管S5与开关管S6串联连接的支路并联连接,开关管S3和开关管S4所在支路的两端分别与太阳能电池(1)的输出端相连接,开关管S3和开关管S4的中点、开关管S5和开关管S6的中点分别与非接触变压器(3)的输入端相连接;
所述推挽式变换电路(23)包括电感L1、分裂电感L2、分裂电感L3、开关管S7和开关管S8,电感L1分别与分裂电感L2和分裂电感L3相连接,分裂电感L2和分裂电感L3采用磁芯耦合、异名端相连,分裂电感L2与开关管S7串联连接,分裂电感L3与开关管S8串联连接,开关管S8与开关管S7并联连接,电感L1、开关管S7分别与太阳能电池(1)的输出端相连接,分裂电感L2与开关管S7的中点、分裂电感L3与开关管S8的中点分别与非接触变压器(3)的输入端相连接;
所述推挽式自持式变换电路(24)包括电感L4、分裂电感L5、分裂电感L6、电阻R1、电阻R2、电容C3、电容C4、开关管S9和开关管S10,电感L4分别与分裂电感L5、分裂电感L6相连接,分裂电感L5和分裂电感L6采用磁芯耦合、异名端相连;分裂电感L5与开关管S9串联连接,分裂电感L6与开关管S10串联连接;分裂电感L5与开关管S9的中点分别与电容C3与电阻R1相连接,电容C3与电阻R1并联连接后与开关管S10的基极相连接,分裂电感L6与开关管S10的中点分别与电容C4与电阻R2相连接,电容C4与电阻R2并联连接后与开关管S9的基极相连接,分裂电感L5与开关管S9的串联电路和分裂电感L6与开关管S10的串联电路并联连接;电感L4、开关管S9分别与太阳能电池(1)的输出端相连接,分裂电感L5与开关管S9的中点、分裂电感L6与开关管S10的中点分别与非接触变压器(3)的输入端相连接。
3.根据权利要求1所述的基于非接触供电技术的逆变系统,其特征在于,所述非接触变压器(3)包含有补偿电路,非接触变压器(3)为串-串联谐振电路(31)、串-并联谐振电路(32)、并-串联谐振电路(33)或并-并联谐振电路(34);
所述串-串联谐振电路(31)包括电容CP1、电感LP1、电容CS1和电感LS1,电容CP1和电感LP1串联连接,电容CS1和电感LS1串联连接,电感LP1和电感LS1通过电磁耦合连接;电容CP1和电感LP1所在支路的两端分别与DC-AC电能变换器电路(2)的输出端相连接,电容CS1和电感LS1所在支路的两端分别与整流电路(4)的输入端相连接;
所述串-并联谐振电路(32)包括电容CP2、电感LP2、CS2和电感LS2,电容CP2和电感LP2串联连接,电容CS2和电感LS2并联连接,电感LP2和电感LS2通过电磁耦合连接;电容CP2和电感LP2所在支路的两端分别与DC-AC电能变换器电路(2)的输出端相连接,电感LS2的两端分别与整流电路(4)的输入端相连接;
所述并-串联谐振电路(33)包括电容CP3、电感LP3、CS3和电感LS3,电容CP3和电感LP3并联连接,电容CS3和电感LS3串联连接,电感LP3和电感LS3通过电磁耦合连接;电感LP3的两端分别与DC-AC电能变换器电路(2)的输出端相连接,电容CS3和电感LS3所在支路的两端分别与整流电路(4)的输入端相连接;
所述并-并联谐振电路(34)包括电容CP4、电感LP4、CS4和电感LS4,电容CP4和电感LP4并联连接,电容CS4和电感LS4并联连接,电感LP4和电感LS4通过电磁耦合连接;电感LP4的两端分别与DC-AC电能变换器电路(2)的输出端相连接,电感LS4的两端分别与整流电路(4)的输入端相连接。
4.根据权利要求1所述的基于非接触供电技术的逆变系统,其特征在于,所述整流电路(4)为倍压整流电路(41)或全波整流电路(42);
所述倍压整流电路(41)包括二极管D41、二极管D42、电容C41和电容C42,二极管D41和二极管D42串联连接,电容C41和电容C42串联连接,二极管D41和二极管D42的中点、电容C41和电容C42的中点分别与非接触变压器(3)的输出端相连接;电容C41与二极管D41连接,电容C42与二极管D42连接,电容C41与二极管D41的中点、电容C42与二极管D42的中点分别与滤波电路(5)的输入端相连接;
所述全波整流电路(42)包括二极管D43、二极管D44、二极管D45和二极管D46,二极管D43和二极管D44串联连接,二极管D45和二极管D46串联连接,二极管D43与二极管D45连接,二极管D44与二极管D46连接,二极管D43和二极管D44的中点、二极管D45和二极管D46的中点分别与非接触变压器(3)的输出端相连接,二极管D43和二极管D45的中点、二极管D44和二极管D46的中点分别与滤波电路(5)的输入端相连接。
5.根据权利要求1所述的基于非接触供电技术的逆变系统,其特征在于,所述滤波电路(5)为第一滤波电路(51)、第二滤波电路(52)、第三滤波电路(53)、第四滤波电路(54)、第五滤波电路(55)或第六滤波电路(56);
所述第一滤波电路(51)包括电容C51,整流电路(4)的输出端与电容C51的两端相连接,电容C51的两端与逆变电路(6)的输入端相连接;
所述第二滤波电路(52)包括电感L51、电感L52和电容C52,电感L51和电感L52的同名端分别与整流电路(4)的输出端相连接,电感L51和电感L52的异名端分别与电容C52的两端相连接,电感L51和电感L52构成互感电路,电容C52的两端分别与逆变电路(6)的输入端相连接;
所述第三滤波电路(53)包括电容C53、电感L53、电感L54和电容C54,电容C53的两端分别与电感L53和电感L54的同名端相连接,电感L53和电感L54的异名端分别与电容C54的两端相连接,电感L53和电感L54构成互感电路,电容C53分别与整流电路(4)的输出端相连接,电容C54的两端分别与逆变电路(6)的输入端相连接;
所述第四滤波电路(54)包括电感L55和电容C55,电感L55和电容C55串联连接,电感L55和电容C55分别与整流电路(4)的输出端相连接,电容C55的两端分别与逆变电路(6)的输入端相连接;
所述第五滤波电路(55)包括电容C56、电感L56和电感L57,电感L56、电容C56和电感L57依次串联连接,电容C56的两端分别与整流电路(4)的输出端相连接,电感L56和电感L57分别与逆变电路(6)的输入端相连接;
所述第六滤波电路(56)包括电感L58和电容C57,电感L58和电容C57串联连接,电容C57的两端分别与整流电路(4)的输出端相连接,电感L58和电容C57分别与逆变电路(6)的输入端相连接。
6.根据权利要求1所述的基于非接触供电技术的逆变系统,其特征在于,所述逆变电路(6)为全桥式逆变电路(61)、三相全桥式逆变电路(62)、推挽式逆变电路(63)或半桥式逆变电路(64);
所述全桥式逆变电路(61)包括开关管S61、开关管S63、开关管S62和开关管S64,开关管S61和开关管S62串联连接形成一个支路,开关管S63和开关管S64串联连接形成一个支路,两个支路并联连接;滤波电路(5)的输出端与开关管S61和开关管S62所在的支路相连接,开关管S61和开关管S62的中点、开关管S63和开关管S64的中点作为逆变电路(6)的输出端;
所述三相全桥式逆变电路(62)包括开关管S65、开关管S66、开关管S67、开关管S68、开关管S69和开关管S70,开关管S65和开关管S66串联连接形成一个支路,开关管S67和开关管S68串联连接形成一个支路,开关管S69和开关管S70串联连接形成一个支路,三个支路并联连接;滤波电路(5)的输出端与开关管S65和开关管S66所在的支路相连接,开关管S65和开关管S66的中点、开关管S67和开关管S68的中点、开关管S69和开关管S70的中点分别作为逆变电路(6)的三个输出端;
所述推挽式逆变电路(63)包括电感L61、分裂电感L62、分裂电感L63、开关管S71和开关管S72,电感L61分别与分裂电感L62和分裂电感L63相连接,分裂电感L62和分裂电感L63采用磁芯耦合、异名端相连,分裂电感L62与开关管S71串联连接,分裂电感L63与开关管S72串联连接,分裂电感L62与开关管S71的串联电路和分裂电感L63与开关管S72的串联电路并联连接;电感L61、开关管S77分别与滤波电路(5)的输出端相连接,分裂电感L62与开关管S71的中点、分裂电感L63与开关管S72的中点分别作为逆变电路(6)的输出端;
所述半桥式逆变电路(64)包括电容C61、电容C62、开关管S73和开关管S74,电容C61和电容C62串联连接形成一个支路,开关管S73和开关管S74串联连接一个支路,两个支路并联连接;
滤波电路(5)的输出端与电容C61和电容C62所在支路的两端相连接,电容C61和电容C62的中点、开关管S73和开关管S74的中点分别作为逆变电路(6)的输出端。
7.根据权利要求2-6中任一项所述的基于非接触供电技术的逆变系统,其特征在于,包括太阳能电池(1)、半桥式变换电路(21)、串-串联谐振电路(31)、倍压整流电路(41)、第一滤波电路(51)和全桥式逆变电路(61),所述太阳能电池(1)的输出端点a与半桥式电路(21)的电容C1连接、输出端点b与半桥式电路(21)的电容C2连接,半桥式电路(21)的电容C1和电容C2的中点通过端点c与串-串联谐振电路(31)的电感LP1连接,开关管S1和开关管S2的中点通过端点d与电容CP1连接,电容CS1通过端点e与倍压整流电路(41)的电容C41和电容C42的中点连接,电感LS1通过端点f与倍压整流电路(41)的二极管D41和二极管D42的中点连接,电容C41和二极管D41的中点通过端点g、电容C42和二极管D42的中点通过端点h分别与第一滤波电路(51)的电容C51的两端连接,电容C51的两端通过端点i与全桥式逆变电路(61)的开关管S61和开关管S63的中点连接、通过端点j与全桥式逆变电路(61)的开关管S62和开关管S64的中点连接,开关管S63和开关管S64的中点作为输出端点k,开关管S61和开关管S62的中点作为输出端点m。
8.根据权利要求2-6中任一项所述的基于非接触供电技术的逆变系统,其特征在于,包括太阳能电池(1)、全桥式变换电路(22)、串-并联谐振电路(32)、全波整流电路(42)、第二滤波电路(52)和三相全桥式逆变电路(62),所述太阳能电池(1)的输出端点a与全桥式变换电路(22)的开关管S3连接、输出端点b与全桥式变换电路(22)的开关管S4连接,全桥式变换电路(22)的开关管S5和开关管S6的中点通过端点c与串-并联谐振电路(32)的电容CP2连接,开关管S3和开关管S4的中点通过端点d与电感LP2连接,电容CS2的一端通过端点e与全波整流电路(42)的二极管D43和二极管D44的中点连接,电容CS2的另一端通过端点f与全波整流电路(42)的二极管D45和二极管D46的中点连接,二极管D43和二极管D45的中点通过端点g与第二滤波电路(52)的电感L51同名端连接,二极管D44和二极管D46的中点通过端点h与第二滤波电路(52)的电感L52同名端连接,电容C52的两端通过端点i与三相全桥式逆变电路(62)的开关管S65和开关管S66的所在支路的两端相连接,开关管S69和开关管S70的中点作为输出端点k,开关管S67和开关管S68的中点作为输出端点m,开关管S65和开关管S66的中点作为输出端点n。

说明书全文

一种基于非接触供电技术的逆变系统及检测方法

技术领域

[0001] 本发明涉及接触供电及自动控制的技术领域,尤其涉及基于非接触供电技术的逆变系统及检测方法。

背景技术

[0002] 通常太阳能电池被倾斜安装在屋面上,分布式太阳能电池的引下导线要么沿屋面绕到建筑物内、要么经防层通向配电设施,这些导线要采取安全的固定措施以防止大袭扰,同时还要考虑防止雨水沿电线或电缆流入建筑物内部,明显增加了维护成本,也给屋面防水处理增加了难度。
[0003] 此外,如果能不用导线连接即可将墙面上挂装的太阳能电池的电能传递到建筑物内部,则太阳能电池挂装在墙面上将是一种切实可行的获取能源的方案。因此,挂装的太阳能电池既可以发电,也可以兼作保温材料甚至装饰材料,有效节省了建筑成本、减少了资源使用并提高了能源利用效果。

发明内容

[0004] 针对太阳能电池需要导线引入建筑物内,增加了维护成本和屋面防水处理难度的技术问题,本发明提出一种基于非接触供电技术的逆变系统及检测方法,采用非接触变压器传递能量,可以省去太阳能电池由建筑物屋面或墙面引到防水层内侧的导线,减少了资源使用并提高了能源利用效果。
[0005] 为了达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:一种基于非接触供电技术的逆变系统,包括太阳能电池、DC-AC电能变换器电路、非接触变压器、整流电路、滤波电路和逆变电路,太阳能电池与DC-AC电能变换器电路相连接,DC-AC电能变换器电路与非接触变压器相连接,非接触变压器与整流电路相连接,整流电路与滤波电路相连接,滤波电路与逆变电路相连接;所述非接触变压器包括相互耦合的原边线圈和副边线圈,原边线圈与副边线圈之间设有长度大于2mm、可容纳屋面面层或墙面防水材料的间隙;所述DC-AC电能变换器电路将太阳能电池得到的直流电转变为交流电,频率为20kHz 100MHz,经非接触变压~器的原边线圈以非接触方式传递能量到副边线圈,副边线圈得到交流电传递给整流电路和滤波电路进行整流滤波得到直流电,再由逆变电路逆变成稳定的工频交流电,供给其后的负载使用或将能量传输到电网
[0006] 还包括变换器控制电路和逆变控制电路,变换器控制电路与DC-AC电能变换器电路相连接;所述逆变控制电路与逆变电路相连接,逆变电路分别与电压信号检测电路和电流信号检测电路相连接,电压信号检测电路与第一信号处理电路相连接,第一信号处理电路与逆变控制电路相连接,电流信号检测电路与第二信号处理电路相连接,第二信号处理电路与逆变控制电路相连接;所述电压信号检测电路将输出电压uo转变为交流低电压信号uos,电流检测电路将输出电流io转变为交流低电压信号uios,电压信号检测电路将处理后的信号传送给第一信号处理电路,电流信号检测电路将处理后的传送给第二信号处理电路,第一信号处理电路将处理后的信号xu(t)传送给逆变控制电路,第二信号处理电路将处理后的信号xi(t)传送给逆变控制电路。
[0007] 所述DC-AC电能变换器电路为半桥式变换电路、全桥式变换电路、推挽式变换电路或推挽式自持式变换电路;
[0008] 所述半桥式变换电路包括电容C1、电容C2、开关管S1和开关管S2,电容C1和电容C2串联连接后的支路与开关管S1与开关管S2串联连接的支路并联连接,电容C1和电容C2的所在支路的两端与太阳能电池的输出端相连接,电容C1和电容C2的中点、开关管S1和开关管S2的中点分别与非接触变压器的输入端相连接;
[0009] 所述全桥式变换电路包括开关管S3、开关管S4、开关管S5和开关管S6,开关管S3和开关管S4串联连接后的支路与开关管S5与开关管S6串联连接的支路并联连接,开关管S3和开关管S4所在支路的两端分别与太阳能电池的输出端相连接,开关管S3和开关管S4的中点、开关管S5和开关管S6的中点分别与非接触变压器的输入端相连接;
[0010] 所述推挽式变换电路包括电感L1、分裂电感L2、分裂电感L3、开关管S7和开关管S8,电感L1分别与分裂电感L2和分裂电感L3相连接,分裂电感L2和分裂电感L3采用磁芯耦合、异名端相连,分裂电感L2与开关管S7串联连接,分裂电感L3与开关管S8串联连接,开关管S8与开关管S7并联连接,电感L1、开关管S7分别与太阳能电池的输出端相连接,分裂电感L2与开关管S7的中点、分裂电感L3与开关管S8的中点分别与非接触变压器的输入端相连接;
[0011] 所述推挽式自持式变换电路包括电感L4、分裂电感L5、分裂电感L6、电阻R1、电阻R2、电容C3、电容C4、开关管S9和开关管S10,电感L4分别与分裂电感L5、分裂电感L6相连接,分裂电感L5和分裂电感L6采用磁芯耦合、异名端相连;分裂电感L5与开关管S9串联连接,分裂电感L6与开关管S10串联连接;分裂电感L5与开关管S9的中点分别与电容C3与电阻R1相连接,电容C3与电阻R1并联连接后与开关管S10的基极相连接,分裂电感L6与开关管S10的中点分别与电容C4与电阻R2相连接,电容C4与电阻R2并联连接后与开关管S9的基极相连接,分裂电感L5与开关管S9的串联电路和分裂电感L6与开关管S10的串联电路并联连接;电感L4、开关管S9分别与太阳能电池的输出端相连接,分裂电感L5与开关管S9的中点、分裂电感L6与开关管S10的中点分别与非接触变压器的输入端相连接。
[0012] 所述非接触变压器包含有补偿电路,非接触变压器为串-串联谐振电路、串-并联谐振电路、并-串联谐振电路或并-并联谐振电路;
[0013] 所述串-串联谐振电路包括电容CP1、电感LP1、电容CS1和电感LS1,电容CP1和电感LP1串联连接,电容CS1和电感LS1串联连接,电感LP1和电感LS1通过电磁耦合连接;电容CP1和电感LP1所在支路的两端分别与DC-AC电能变换器电路的输出端相连接,电容CS1和电感LS1所在支路的两端分别与整流电路的输入端相连接;
[0014] 所述串-并联谐振电路包括电容CP2、电感LP2、CS2和电感LS2,电容CP2和电感LP2串联连接,电容CS2和电感LS2并联连接,电感LP2和电感LS2通过电磁耦合连接;电容CP2和电感LP2所在支路的两端分别与DC-AC电能变换器电路的输出端相连接,电感LS2的两端分别与整流电路的输入端相连接;
[0015] 所述并-串联谐振电路包括电容CP3、电感LP3、CS3和电感LS3,电容CP3和电感LP3并联连接,电容CS3和电感LS3串联连接,电感LP3和电感LS3通过电磁耦合连接;电感LP3的两端分别与DC-AC电能变换器电路的输出端相连接,电容CS3和电感LS3所在支路的两端分别与整流电路的输入端相连接;
[0016] 所述并-并联谐振电路包括电容CP4、电感LP4、CS4和电感LS4,电容CP4和电感LP4并联连接,电容CS4和电感LS4并联连接,电感LP4和电感LS4通过电磁耦合连接;电感LP4的两端分别与DC-AC电能变换器电路的输出端相连接,电感LS4的两端分别与整流电路的输入端相连接。
[0017] 所述整流电路为倍压整流电路或全波整流电路;
[0018] 所述倍压整流电路包括二极管D41、二极管D42、电容C41和电容C42,二极管D41和二极管D42串联连接,电容C41和电容C42串联连接,二极管D41和二极管D42的中点、电容C41和电容C42的中点分别与非接触变压器的输出端相连接;电容C41与二极管D41连接,电容C42与二极管D42连接,电容C41与二极管D41的中点、电容C42与二极管D42的中点分别与滤波电路的输入端相连接;
[0019] 所述全波整流电路包括二极管D43、二极管D44、二极管D45和二极管D46,二极管D43和二极管D44串联连接,二极管D45和二极管D46串联连接,二极管D43与二极管D45连接,二极管D44与二极管D46连接,二极管D43和二极管D44的中点、二极管D45和二极管D46的中点分别与非接触变压器的输出端相连接,二极管D43和二极管D45的中点、二极管D44和二极管D46的中点分别与滤波电路的输入端相连接。
[0020] 所述滤波电路为第一滤波电路、第二滤波电路、第三滤波电路、第四滤波电路、第五滤波电路或第六滤波电路;
[0021] 所述第一滤波电路包括电容C51,整流电路的输出端与电容C51的两端相连接,电容C51的两端与逆变电路的输入端相连接;
[0022] 所述第二滤波电路包括电感L51、电感L52和电容C52,电感L51和电感L52的同名端分别与整流电路的输出端相连接,电感L51和电感L52的异名端分别与电容C52的两端相连接,电感L51和电感L52构成互感电路,电容C52的两端分别与逆变电路的输入端相连接;
[0023] 所述第三滤波电路包括电容C53、电感L53、电感L54和电容C54,电容C53的两端分别与电感L53和电感L54的同名端相连接,电感L53和电感L54的异名端分别与电容C54的两端相连接,电感L53和电感L54构成互感电路,电容C53分别与整流电路的输出端相连接,电容C54的两端分别与逆变电路的输入端相连接;
[0024] 所述第四滤波电路包括电感L55和电容C55,电感L55和电容C55串联连接,电感L55和电容C55分别与整流电路的输出端相连接,电容C55的两端分别与逆变电路的输入端相连接;
[0025] 所述第五滤波电路包括电容C56、电感L56和电感L57,电感L56、电容C56和电感L57依次串联连接,电容C56的两端分别与整流电路4的输出端相连接,电感L56和电感L57分别与逆变电路的输入端相连接;
[0026] 所述第六滤波电路包括电感L58和电容C57,电感L58和电容C57串联连接,电容C57的两端分别与整流电路的输出端相连接,电感L58和电容C57分别与逆变电路的输入端相连接。
[0027] 所述逆变电路为全桥式逆变电路、三相全桥式逆变电路、推挽式逆变电路或半桥式逆变电路;
[0028] 所述全桥式逆变电路包括开关管S61、开关管S63、开关管S62和开关管S64,开关管S61和开关管S62串联连接形成一个支路,开关管S63和开关管S64串联连接形成一个支路,两个支路并联连接;滤波电路的输出端与开关管S61和开关管S62所在的支路相连接,开关管S61和开关管S62的中点、开关管S63和开关管S64的中点作为逆变电路的输出端;
[0029] 所述三相全桥式逆变电路包括开关管S65、开关管S66、开关管S67、开关管S68、开关管S69和开关管S70,开关管S65和开关管S66串联连接形成一个支路,开关管S67和开关管S68串联连接形成一个支路,开关管S69和开关管S70串联连接形成一个支路,三个支路并联连接;滤波电路的输出端与开关管S65和开关管S66所在的支路相连接,开关管S65和开关管S66的中点、开关管S67和开关管S68的中点、开关管S69和开关管S70的中点分别作为逆变电路的三个输出端;
[0030] 所述推挽式逆变电路包括电感L61、分裂电感L62、分裂电感L63、开关管S71和开关管S72,电感L61分别与分裂电感L62和分裂电感L63相连接,分裂电感L62和分裂电感L63采用磁芯耦合、异名端相连,分裂电感L62与开关管S71串联连接,分裂电感L63与开关管S72串联连接,分裂电感L62与开关管S71的串联电路和分裂电感L63与开关管S72的串联电路并联连接;电感L61、开关管S77分别与滤波电路的输出端相连接,分裂电感L62与开关管S71的中点、分裂电感L63与开关管S72的中点分别作为逆变电路的输出端;
[0031] 所述半桥式逆变电路包括电容C61、电容C61、开关管S73和开关管S74,电容C61和电容C61串联连接形成一个支路,开关管S73和开关管S74串联连接一个支路,两个支路并联连接;滤波电路的输出端与电容C61和电容C61所在支路的两端相连接,电容C61和电容C62的中点、开关管S73和开关管S74的中点分别作为逆变电路的输出端。
[0032] 一种基于非接触供电技术的逆变系统,包括太阳能电池、半桥式变换电路、串-串联谐振电路、倍压整流电路、第一滤波电路和全桥式逆变电路,所述太阳能电池的输出端点a与半桥式电路的电容C1连接、输出端点b与半桥式电路的电容C2连接,半桥式电路的电容C1和电容C2的中点通过端点c与串-串联谐振电路的电感LP1连接,开关管S1和开关管S2的中点通过端点d与电容CP1连接,电容CS1通过端点e与倍压整流电路的电容C41和电容C42的中点连接,电感LS1通过端点f与倍压整流电路的二极管D41和二极管D42的中点连接,电容C41和二极管D41的中点通过端点g、电容C42和二极管D42的中点通过端点h分别与第一滤波电路的电容C51的两端连接,电容C51的两端通过端点i与全桥式逆变电路的开关管S61和开关管S63的中点连接、通过端点j与全桥式逆变电路的开关管S62和开关管S64的中点连接,开关管S63和开关管S64的中点作为输出端点k,开关管S61和开关管S62的中点作为输出端点m。
[0033] 一种基于非接触供电技术的逆变系统,包括太阳能电池、全桥式变换电路、串-并联谐振电路、全波整流电路、第二滤波电路和三相全桥式逆变电路,所述太阳能电池的输出端点a与全桥式变换电路的开关管S3连接、输出端点b与全桥式变换电路的开关管S4连接,全桥式逆变电路的开关管S5和开关管S6的中点通过端点c与串-并联谐振电路的电容CP2连接,开关管S3和开关管S4的中点通过端点d与电感LP2连接,电容CS2的一端通过端点e与全波整流电路的二极管D43和二极管D44的中点连接,电容CS2的另一端通过端点f与全波整流电路的二极管D45和二极管D46的中点连接,二极管D43和二极管D45的中点通过端点g与第二滤波电路的电感L51同名端连接,二极管D44和二极管D46的中点通过端点h与第二滤波电路的电感L52同名端连接,电容C52的两端通过端点i与三相全桥式逆变电路的开关管S65和开关管S66的所在支路的两端相连接,开关管S69和开关管S70的中点作为输出端点k,开关管S67和开关管S68的中点作为输出端点m,开关管S65和开关管S66的中点作为输出端点n。
[0034] 一种基于非接触供电技术的逆变系统的检测方法,其步骤如下:
[0035] 步骤一:逆变电路的输出电压uo经电压信号检测电路滤波与降压得到电压信号uos,第一信号处理电路将正负交变的电压信号uos分两路相乘,得到恒正的信号xu(t),则xu(t)=k1·uos2=k1·(|uos|sinα)2,第一信号处理电路将信号xu(t)传送到逆变控制电路;其中k1为常数;
[0036] 步骤二:逆变控制电路将信号xu(t)转换成数字量并存入存储器;从逆变控制电路内部的存储器中取出信号k1·uos2之前T1/4的波形k1·[|uos|sin(α+90)]2对应的数字量,根据sin2(α)+sin2(α+90°)=1的原理,将二者相加得到输出电压uo平均值的平方: =k1·k2·{(|uos|sinα)2+[|uos|sin(α+90)]2},其中,k2为常系数,T1为电压信号uos的周期;
[0037] 步骤三:设yu(t)= ,eu (t)=  ,将信号xu(t)等间隔采样并存储为序列,每个工频周期内采样频率设定为400次,采样频率fs定为20kHz;采样周期TS=1/fs,对应的FIR滤波器
[0038] eu(t)=a0·xu(t)+a100·xu(t-100·TS)+a400·xu(t-400·TS)+ a500·xu(t-500·TS)[0039] = xu(t)+ xu(t-100·TS)-xu(t-400·TS)-xu(t-500·TS);
[0040] yu (t) = a0·xu(t)+ a100·xu(t-100·TS) = xu(t)+ xu(t-100·TS);
[0041] 其中,系数 a0=a100= 1,a400=a500= -1;
[0042] 正常工作状态下,电压平均值变化较小,变化差值eu (t)=始终维持在0V2左右;当系统出现明显电压跌落时,差值eu(t)=会急剧减小到负值,且信号yu(t)急剧下降;
[0043] 步骤四:逆变电路的输出电流io经流电信号检测电路将电流转化成电压信号uios,第二信号处理电路将正负交变的电压信号uios分两路进行相乘,得到恒正的信号xi(t),则xi(t)=k3·uios2= k3·(|uios|sinα)2;第二信号处理电路将信号xi(t),传送到逆变控制电路;逆变控制电路将信号xi(t)转换成数字量并存入存储器;从逆变控制电路内部的存储器中取出信号xi(t)之前T1/4时刻的波形k3·[|uios|sin(α+90)]2对应的数字量,得到输出电流io的平均值平方: =k3·k4·{(|uios|sinα)2+[|uios|sin(α+90)]2},其中,k3、k4为常系数;
[0044] 步骤五:设yi(t)=  ,ei(t)= ,将信号xi(t)等间隔采样并存储为序列,每个工频周期内采样频率设定为400次,采样频率fs定为20kHz;采样周期TS=1/fs,对应的FIR滤波器:
[0045] ei(t)=a0·xi(t)+a100·xi(t-100·TS)+a400·xi(t-400·TS)+a500·xi(t-500·TS)[0046] = xi(t)+ xi(t-100·TS)-xi(t-400·TS)-xi(t-500·TS);
[0047] yi (t) = a0·xi(t)+ a100·xi(t-100·TS) = xi(t)+ xi(t-100·TS);
[0048] 其中, a0=a100= 1,a400=a500= -1;当出现电流剧增时,信号ei(t)变为正值且信号yi(t)急剧上升;由于信号e(t)不会出现延迟失真,信号ei(t)变为正值可判断为电流增大。
[0049] 本发明的有益效果:将太阳能电池发出的电能转变成交流电,经非接触变压器传递能量后整流滤波,再由逆变电路逆变成工频交流电,供给其后的负载使用或将能量传输到电网;由于采用DC-AC电能变换器电路和逆变电路构成两级电路其控制策略比单级电路简单;其中非接触变压器的空气间隙大于2mm,原边线圈与副边线圈不直接接触,气隙中间可容纳屋面面层或墙面防水材料。与传统的电路相比,本发明可以省去太阳能电池引入建筑物或构筑物的导线;由于没有引入导线,太阳能板可以兼做防水材料。附图说明
[0050] 为了更清楚地说明本发明实施例现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0051] 图1为本发明的结构示意图。
[0052] 图2为本发明的时域FIR滤波器。
[0053] 图3为本发明输出电压采样波形与数值计算波形示意图。
[0054] 图4为本发明输出电压跌落的信号波形示意图。
[0055] 图5为本发明的输出电流剧增的信号波形示意图。
[0056] 图6为本发明的DC-AC电能变换器电路可选用方案的电路图。
[0057] 图7为本发明的非接触变压器可选用方案的电路图。
[0058] 图8为本发明的整流电路可选用方案的电路图。
[0059] 图9为本发明的滤波电路可选用方案的电路图。
[0060] 图10为本发明的逆变电路可选用方案的电路图。
[0061] 图11为本发明均选用第一方案的结构示意图。
[0062] 图12为本发明均选用第二方案的结构示意图。

具体实施方式

[0063] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0064] 如图1所示,一种基于非接触供电技术的逆变系统,包括太阳能电池1、DC-AC电能变换器电路2、非接触变压器3、整流电路4、滤波电路5和逆变电路6,太阳能电池1与DC-AC电能变换器电路2相连接,DC-AC电能变换器电路2与非接触变压器3相连接,非接触变压器3与整流电路4相连接,整流电路4与滤波电路5相连接,滤波电路5与逆变电路6相连接。所述非接触变压器3包括相互耦合的原边线圈和副边线圈,原边线圈与副边线圈之间设有长度大于2mm、可容纳屋面面层或墙面防水材料的间隙。所述DC-AC电能变换器电路2将太阳能电池1得到的直流电转变为交流电,经非接触变压器3的原边线圈以非接触方式传递能量到副边线圈,副边线圈得到交流电传递给整流电路4和滤波电路5进行整流滤波得到直流电,再由逆变电路6逆变成稳定的工频交流电,供给其后的负载使用或将能量传输到电网。
[0065] 本发明将太阳能电池1发出的电能转变成20 kHz以上的交流电,经非接触变压器传递能量后整流滤波,再由逆变电路6逆变成工频50 Hz或60 Hz的交流电,供给其后的负载使用或将能量传输到电网。其中,非接触变压器的空气间隙大于2mm,原边线圈与副边线圈不直接接触,气隙中间可容纳屋面面层或墙面防水材料。
[0066] 还包括变换器控制电路111和逆变控制电路112,变换器控制电路111与DC-AC电能变换器电路2相连接;所述逆变控制电路112与逆变电路6相连接,逆变电路6分别与电压信号检测电路13和电流信号检测电路14相连接,电压信号检测电路13与第一信号处理电路115相连接,第一信号处理电路115与逆变控制电路112相连接,电流信号检测电路14与第二信号处理电路116相连接,第二信号处理电路116与逆变控制电路112相连接;所述电压信号检测电路113将输出电压uo转变为交流低电压信号uos,电流检测电路114将输出电流io转变为交流低电压信号uios,电压信号检测电路113将处理后的信号传送给第一信号处理电路
115,电流信号检测电路114将处理后的传送给第二信号处理电路116,第一信号处理电路
115将处理后的信号xu(t)传送给逆变控制电路112,第二信号处理电路116将处理后的信号xi(t)传送给逆变控制电路112。
[0067] 并网逆变系统在运行中常遇到电压跌落现象,这些现象如不采取相对应的应对措施,极易导致并网逆变系统损毁。由于并网逆变系统的输出是交流电,交流电压和电流信号的变化规律缺乏直观性,且控制器的A/D采样端口通常只能检测正半波信号,判断瞬时出现的电压跌落现象具有一定的难度。因此,对输出电压和输出电流的检测速度在很大程度上决定着逆变系统的反应速度和性能优劣。
[0068] 电网发生故障导致并网逆变系统输出电压跌落检测方法是:有效值计算法、幅值计算法、离散傅里叶算法、基于同步参考坐标系相环检测法、其他方法以及在孤岛效应检测中附带的检测方法。其中,有效值计算法需要半个周期的时间(10 ms),这两种方法反应时间过长,在没有检测结果之前并网逆变系统就有可能崩溃甚至损坏;离散傅里叶算法虽然能够快速检测电压跌落,但该方法公式复杂且计算量大,计算的实时性得不到保证;基于同步参考坐标系锁相环检测法的硬件结构复杂且技术方案并不成熟。
[0069] 幅值计算法是根据sin2(α)+sin2(α+90°)=1的工作原理,将信号(|uos|sinα)2与信号[|uos|sin(α+90)]2相加即可得到稳定的直流量,且该直流量与输出电压uo的有效值对应成比例。该方案能将正负交变的电压、电流信号转变成恒正的信号,与离散傅里叶算法相比,减少了乘法次数和迭代算法次数,提高了检测速度。
[0070] 传统的幅值计算法适用于并网逆变电压接近于正弦波的情况,电压幅值UCAL的计算式可表示为:
[0071] 。
[0072] 幅值计算算法有其固有的缺点,当出现畸变时计算结果会有较大的波动误差。本发明在传统的幅值计算法的基础上提出该方法的前向差分幅值计算法,将信号与上一个周期得到的对应时刻的信号相减,得到两个直流量的差值,该差值为当前时刻与上一个周期对应时刻的电压幅值平方的增量。将差值和电压幅值综合分析,可以更及时且准确地判断输出电压异常现象。
[0073] 本发明可以采用有效值计算法、幅值计算法、离散傅里叶算法、基于同步参考坐标系锁相环检测法、其他方法以及在孤岛效应检测中附带的检测方法。若采用前向差分幅值计算法,一种基于非接触供电技术的逆变系统的检测方法,其步骤如下:
[0074] 步骤一:逆变电路6的输出电压uo经电压信号检测电路113滤波与降压得到电压信号uos,第一信号处理电路115可选用乘法器,第一信号处理电路115将正负交变的电压信号uos分两路相乘,得到恒正的信号xu(t),则xu(t)=k1·uos2=k1·(|uos|sinα)2,第一信号处理电路115将信号xu(t)传送到逆变控制电路112;其中k1为常数。
[0075] 步骤二:逆变控制电路112将信号xu(t)转换成数字量并存入存储器;从逆变控制电路112内部的存储器中取出信号k1·uos2之前T1/4的波形k1·[|uos|sin(α+90)]2对应的数字量,根据sin2(α)+sin2(α+90°)=1的原理,将二者相加得到输出电压uo平均值的平方: =k1·k2·{(|uos|sinα)2+[|uos|sin(α+90)]2},其中,k2为常系数,T1为电压信号uos的周期;为直流量,与三函数的相位角无关。
[0076] 步骤三:设yu(t)=  ,eu (t)=  ,将信号xu(t)等间隔采样并存储为序列,每个工频周期内采样频率设定为400次,采样频率fs定为20kHz;采样周期TS=1/fs,对应的FIR滤波器:
[0077] eu(t)=a0·xu(t)+a100·xu(t-100·TS)+a400·xu(t-400·TS)+a500·xu(t-500·TS)[0078] = xu(t)+ xu(t-100·TS)-xu(t-400·TS)-xu(t-500·TS);
[0079] yu (t) = a0·xu(t)+ a100·xu(t-100·TS) = xu(t)+ xu(t-100·TS);
[0080] 其中,系数a0=a100= 1,a400=a500= -1,xu(t)的数字量为xu500,xu(t-100·TS)的数字量为xu400,xu(t-400·TS) 的数字量为xu100,xu(t-500·TS) 的数字量为xu0,当xu(t)为特定时间的特定值且等于数字量xu500,则xu(t-100·TS)为xu(t)滞后的T1/4特定值且等于数字量xu400,xu(t-400·TS)为xu(t)滞后的T1特定值且等于数字量xu100,xu(t-500·TS)为xu(t)滞后的5T1/4特定值且等于数字量xu0。
[0081] 信号xu(t)和信号yu(t)采样参数计算示意图如图3所示。正常工作状态下,电压平均值变化较小,变化差值eu (t)=  始终维持在0V2左右;当系统出现明显电压跌落时,差值eu(t)=  会急剧减小到负值,且信号yu(t)急剧下降。这两个特征相结合可以清晰地判断出现了电压跌落。电压跌落的信号示意图如图4所示。
[0082] 步骤四:逆变电路6的输出电流io经流电信号检测电路114将电流转化成电压信号uios,第二信号处理电路116可以选用乘法器,第二信号处理电路116将正负交变的电压信号uios分两路进行相乘,得到恒正的信号xi(t),则xi(t)=k3·uios2= k3·(|uios|sinα)2;第二信号处理电路116将信号xi(t),传送到逆变控制电路112;逆变控制电路112将信号xi(t)转换成数字量并存入存储器;从逆变控制电路112内部的存储器中取出信号xi(t)之前T1/4时刻的波形k3·[|uios|sin(α+90)]2对应的数字量,得到输出电流io的平均值平方: =k3·k4·{(|uios|sinα)2+[|uios|sin(α+90)]2},其中,k3、k4为常系数;为直流量,与三角函数的相位角无关。
[0083] 步骤五:重复步骤三的方法对信号xi(t)进行处理可得到输出电流io对应的信号ei(t) 和信号yi(t);设yi(t)=  ,ei(t)=  ,将信号xi(t)等间隔采样并存储为序列,每个工频周期内采样频率设定为400次,采样频率fs定为20kHz;采样周期TS=1/fs,对应的FIR滤波器:
[0084] ei(t)=a0·xi(t)+a100·xi(t-100·TS)+a400·xi(t-400·TS)+a500·xi(t-500·TS)[0085] = xi(t)+ xi(t-100·TS)-xi(t-400·TS)-xi(t-500·TS);
[0086] yi (t) = a0·xi(t)+ a100·xi(t-100·TS) = xi(t)+ xi(t-100·TS);
[0087] 其中,a0=a100= 1,a400=a500= -1,xi(t)的数字量为xi500,xi(t-100·TS) 的数字量为xi400,xi(t-400·TS) 的数字量为xi100,xi(t-500·TS) 的数字量为xi0,当xi(t)为特定时间的特定值且等于数字量xi500,则xi(t-100·TS)为xi(t)滞后的T1/4特定值且等于数字量xi400,xi(t-400·TS)为xi(t)滞后的T1特定值且等于数字量xi100,xi(t-500·TS)为xi(t)滞后的5T1/4特定值且等于数字量xi0。
[0088] 当出现电流剧增时,信号ei(t)变为正值且信号yi(t)急剧上升;由于信号e(t)不会出现延迟失真,信号ei(t)变为正值可判断为电流增大。这两个特征相结合可以清晰地判断出现了电流增大。输出电流剧增的信号示意图如图5所示。
[0089] 所述DC-AC电能变换器电路2为半桥式变换电路21、全桥式变换电路22、推挽式变换电路23或推挽式自持式变换电路24,如图6所示。
[0090] 如图6(a)所示,所述半桥式变换电路21包括电容C1、电容C2、开关管S1和开关管S2,电容C1和电容C2串联连接后的支路与开关管S1与开关管S2串联连接的支路并联连接,电容C1和电容C2的所在支路的两端与太阳能电池1的输出端相连接,电容C1和电容C2的中点、开关管S1和开关管S2的中点分别与非接触变压器3的输入端相连接。太阳能电池1的输出端点a和半桥式电路的电容C1、开关管S1相连接,太阳能电池1的输出端点b和电容C2、开关管S2相连接;电容C1、电容C2的中点连接DC-AC电能变换器电路2与非接触变压器3之间的端点d点,开关管S1、开关管S2的中点连接DC-AC电能变换器电路2与非接触变压器3之间的端点c。
[0091] 如图6(b)所示,所述全桥式变换电路22包括开关管S3、开关管S4、开关管S5和开关管S6,开关管S3和开关管S4串联连接后的支路与开关管S5与开关管S6串联连接的支路并联连接,开关管S3和开关管S4所在支路的两端分别与太阳能电池1的输出端相连接,开关管S3和开关管S4的中点、开关管S5和开关管S6的中点分别与非接触变压器3的输入端相连接。太阳能电池1的输出端点a分别和开关管S3、开关管S5相连接,太阳能电池1的输出端点b和开关管S4、开关管S6相连接;开关管S3与开关管S4的中点连接DC-AC电能变换器电路2与非接触变压器3之间的端点d,开关管S5与开关管S6的中点连接DC-AC电能变换器电路2与非接触变压器3之间的端点c。
[0092] 如图6(c)所示,所述推挽式变换电路23包括电感L1、分裂电感L2、分裂电感L3、开关管S7和开关管S8,电感L1分别与分裂电感L2和分裂电感L3相连接,分裂电感L2和分裂电感L3采用磁芯耦合、异名端相连,分裂电感L2与开关管S7串联连接,分裂电感L3与开关管S8串联连接,开关管S8与开关管S7并联连接,电感L1、开关管S7分别与太阳能电池1的输出端相连接,分裂电感L2与开关管S7的中点、分裂电感L3与开关管S8的中点分别与非接触变压器3的输入端相连接。太阳能电池1的输出端点a和电感L1相连接,太阳能电池1的输出端点b和开关管S7、开关管S8相连接;分裂电感L2与开关管S7的中点连接DC-AC电能变换器电路2与非接触变压器3之间的端点d,分裂电感L3与开关管S8的中点连接DC-AC电能变换器电路2与非接触变压器3之间的端点c。
[0093] 如图6(d)所示,所述推挽式自持式变换电路24包括电感L4、分裂电感L5、分裂电感L6、电阻R1、电阻R2、电容C3、电容C4、开关管S9和开关管S10,电感L4分别与分裂电感L5、分裂电感L6相连接,分裂电感L5和分裂电感L6采用磁芯耦合、异名端相连;分裂电感L5与开关管S9串联连接,分裂电感L6与开关管S10串联连接;分裂电感L5与开关管S9的中点分别与电容C3与电阻R1相连接,电容C3与电阻R1并联连接后与开关管S10的基极相连接,分裂电感L6与开关管S10的中点分别与电容C4与电阻R2相连接,电容C4与电阻R2并联连接后与开关管S9的基极相连接,分裂电感L5与开关管S9的串联电路和分裂电感L6与开关管S10的串联电路并联连接;电感L4、开关管S9分别与太阳能电池1的输出端相连接,分裂电感L5与开关管S9的中点、分裂电感L6与开关管S10的中点分别与非接触变压器3的输入端相连接。太阳能电池1的输出端点a和电感L4相连接,太阳能电池1的输出端点b和开关管S9、开关S10相连接;分裂电感L5与开关管S9的中点连接DC-AC电能变换器电路2与非接触变压器3之间的端点d,分裂电感L6与开关管S10的中点连接DC-AC电能变换器电路2与非接触变压器3之间的端点c。
[0094] 如图7所示,所述非接触变压器3包含有补偿电路,非接触变压器3为串-串联谐振电路31、串-并联谐振电路32、并-串联谐振电路33或并-并联谐振电路34。
[0095] 如图7(a)所示,所述串-串联谐振电路31包括电容CP1、电感LP1、电容CS1和电感LS1,电容CP1和电感LP1串联连接,电容CS1和电感LS1串联连接,电感LP1和电感LS1通过电磁耦合连接;电容CP1和电感LP1所在支路的两端分别与DC-AC电能变换器电路2的输出端相连接,电容CS1和电感LS1所在支路的两端分别与整流电路4的输入端相连接。端点c和电容C P1相连接,端点d点和电感LP1相连接;非接触变压器3和整流电路4之间的端点e和电容C S1相连接,非接触变压器3和整流电路4之间的端点f和电感Ls1相连接。
[0096] 如图7(b)所示,所述串-并联谐振电路32包括电容CP2、电感LP2、CS2和电感LS2,电容CP1和电感LP1串联连接,电容CS2和电感LS2并联连接,电感LP2和电感LS2通过电磁耦合连接;电容CP2和电感LP2所在支路的两端分别与DC-AC电能变换器电路2的输出端相连接,电感LP2的两端分别与整流电路4的输入端相连接。端点c和电容C P2相连接,端点d点和电感LP2相连接;非接触变压器3和整流电路4之间的端点e点、非接触变压器3和整流电路4之间的端点f点分别和电容C S2与电感LS2的中点相连接。
[0097] 如图7(c)所示,所述并-串联谐振电路33包括电容CP3、电感LP3、CS3和电感LS3,电容CP3和电感LP3并联连接,电容CS3和电感LS3串联连接,电感LP3和电感LS3通过电磁耦合连接;电感LP3的两端分别与DC-AC电能变换器电路2的输出端相连接,电容CS3和电感LS3所在支路的两端分别与整流电路4的输入端相连接。端点c、端点d点分别和电容C P3与电感LP3的中点相连接;非接触变压器3和整流电路4之间的端点e和电容C S3相连接,非接触变压器3和整流电路4之间的端点f和电感Ls3相连接。
[0098] 如图7(d)所示,所述并-并联谐振电路34电容CP4、电感LP4、CS4和电感LS4,电容CP4和电感LP4并联连接,电容CS4和电感LS4并联连接,电感LP4和电感LS4通过电磁耦合连接;电感LP4的两端分别与DC-AC电能变换器电路2的输出端相连接,电感LS4的两端分别与整流电路4的输入端相连接。端点c、端点d和电容C P4与电感LP4的中点相连接,端点e、端点f和电容C S4与电感LS4的中点相连接。
[0099] 如图8所示,所述整流电路4为倍压整流电路41或全波整流电路42。
[0100] 如图8(a)所示,所述倍压整流电路41包括二极管D41、二极管D42、电容C41和电容C42,二极管D41和二极管D42串联连接,电容C41和电容C42串联连接,二极管D41和二极管D42的中点、电容C41和电容C42的中点分别与非接触变压器3的输出端相连接;电容C41与二极管D41连接,电容C42与二极管D42连接,电容C41与二极管D41的中点、电容C42与二极管D42的中点分别与滤波电路5的输入端相连接。端点e和电容C41、电容C42的中点相连接,端点f和二极管D41、二极管D42的中点相连接,整流电路4和滤波电路5之间的端点g和电容C41与二极管D41的中点相连接;整流电路4和滤波电路5之间的端点h和电容C42与二极管D42的中点相连接。
[0101] 如图8(b)所示,所述全波整流电路42包括二极管D43、二极管D44、二极管D45和二极管D46,二极管D43和二极管D44串联连接,二极管D45和二极管D46串联连接,二极管D43与二极管D45连接,二极管D44与二极管D46连接,二极管D43和二极管D44的中点、二极管D45和二极管D46的中点分别与非接触变压器3的输出端相连接,二极管D43和二极管D45的中点、二极管D44和二极管D46的中点分别与滤波电路5的输入端相连接。端点e和二极管D43、二极管D44的中点相连接,端点f和二极管D45、二极管D46的中点相连接,整流电路4和滤波电路5之间的端点g和二极管D43、二极管D45的阴极相连接;整流电路4和滤波电路5之间的端点h和二极管D44、二极管D46的阳极相连接。
[0102] 如图9所示,所述滤波电路5为第一滤波电路51、第二滤波电路52、第三滤波电路53、第四滤波电路54、第五滤波电路55或第六滤波电路56。
[0103] 如图9(a)所示,所述第一滤波电路51包括电容C51,整流电路4的输出端与电容C51的两端相连接,电容C51的两端与逆变电路6的输入端相连接。端点g和端点i与电容C51的一端相连接,滤波电路5与逆变电路6之间的端点h和端点j与电容C51的另一端相连接。
[0104] 如图9(b)所示,所述第二滤波电路52包括电感L51、电感L52和电容C52,电感L51和电感L52的同名端分别与整流电路4的输出端相连接,电感L51和电感L52的异名端分别与电容C52的两端相连接,电感L51和电感L52构成互感电路,电容C52的两端分别与逆变电路6的输入端相连接。端点g和电感L51的同名端相连接,端点h和电感L52的同名端相连接,电容C52的两端分别与滤波电路5与逆变电路6之间的端点i和端点j相连接。
[0105] 如图9(c)所示,所述第三滤波电路53包括电容C53、电感L53、电感L54和电容C54,电容C53的两端分别与电感L53和电感L54的同名端相连接,电感L53和电感L54的异名端分别与电容C54的两端相连接,电感L53和电感L54构成互感电路,电容C53分别与整流电路4的输出端相连接,电容C54的两端分别与逆变电路6的输入端相连接。端点g和电容C53的一端以及电感L53的同名端相连接,端点h和电容C53的一端以及电感L54的同名端相连接,电容C54的两端分别与滤波电路5与逆变电路6之间的端点i和端点j相连接。
[0106] 如图9(d)所示,所述第四滤波电路54包括电感L55和电容C55,电感L55和电容C55串联连接,电感L55和电容C55分别与整流电路4的输出端相连接,电容C55的两端分别与逆变电路6的输入端相连接。端点g和电感L55的一端相连接,滤波电路5与逆变电路6之间的端点i和电感L55的另一端以及电容C55的一端相连接,端点h和滤波电路5与逆变电路6之间的端点j与电容C55的另一端相连接。
[0107] 如图9(e)所示,所述第五滤波电路55包括电容C56、电感L56和电感L57,电感L56、电容C56和电感L57依次串联连接,电容C56的两端分别与整流电路4的输出端相连接,电感L56和电感L57分别与逆变电路6的输入端相连接。电容C56的两端分别与端点g和端点h相连接,滤波电路5与逆变电路6之间的端点i和电感L56的异名端相连接,滤波电路5与逆变电路6之间的端点j和电感L57的异名端相连接,电感L56和电感L57构成互感电路。
[0108] 如图9(f)所示,所述第六滤波电路56包括电感L58和电容C57,电感L58和电容C57串联连接,电容C57的两端分别与整流电路4的输出端相连接,电感L58和电容C57分别与逆变电路6的输入端相连接。端点g和电感L58的一端以及电容C57的一端相连接,滤波电路5与逆变电路6之间的端点i和电感L58的另一端相连接,端点h点和滤波电路5与逆变电路6之间的j点与电容C57的另一端相连接。
[0109] 如图10所示,所述逆变电路6为全桥式逆变电路61、三相全桥式逆变电路62、推挽式逆变电路63或半桥式逆变电路64。
[0110] 如图10(a)所示,所述全桥式逆变电路61包括开关管S61、开关管S63、开关管S62和开关管S64,开关管S61和开关管S62串联连接形成一个支路,开关管S63和开关管S64串联连接形成一个支路,两个支路并联连接;滤波电路5的输出端与开关管S61和开关管S62所在的支路相连接,开关管S61和开关管S62的中点、开关管S63和开关管S64的中点作为逆变电路6的输出端。端点i和开关管S61、开关管S63相连接,端点j和开关管S62、开关管S64相连接;开关管S61与开关管S62的中点连接逆变电路6的输出端点m,开关管S63与S64的中点连接逆变电路6的输出端点k。
[0111] 如图10(b)所示,所述三相全桥式逆变电路62包括开关管S65、开关管S66、开关管S67、开关管S68、开关管S69和开关管S70,开关管S65和开关管S66串联连接形成一个支路,开关管S67和开关管S68串联连接形成一个支路,开关管S69和开关管S70串联连接形成一个支路,三个支路并联连接;滤波电路5的输出端与开关管S65和开关管S66所在的支路相连接,开关管S65和开关管S66的中点、开关管S67和开关管S68的中点、开关管S69和开关管S70的中点分别作为逆变电路6的三个输出端。端点i和开关管S65、开关管S67、开关管S69相连接,端点j和开关管S66、开关管S68、开关管S70相连接;开关管S65与开关管S66的中点连接逆变电路6的输出端点n,开关管S67与开关管S68的中点连接逆变电路6的输出端点m,开关管S69与开关管S70的中点连接逆变电路6的输出端点k。
[0112] 如图10(c)所示,所述推挽式逆变电路63包括电感L61、分裂电感L62、分裂电感L63、开关管S71和开关管S72,电感L61分别与分裂电感L62和分裂电感L63相连接,分裂电感L62和分裂电感L63采用磁芯耦合、异名端相连,分裂电感L62与开关管S71串联连接,分裂电感L63与开关管S72串联连接,分裂电感L62与开关管S71的串联电路和分裂电感L63与开关管S72的串联电路并联连接;电感L61、开关管S77分别与滤波电路5的输出端相连接,分裂电感L62与开关管S71的中点、分裂电感L63与开关管S72的中点分别作为逆变电路6的输出端。端点i和电感L61相连接,端点j和开关管S71、开关管S72相连接;分裂电感L62与开关管S71的中点连接逆变电路6的输出端点m,分裂电感L63与开关管S72的中点连接逆变电路6的输出端点k。
[0113] 如图10(d)所示,所述半桥式逆变电路64包括电容C61、电容C61、开关管S73和开关管S74,电容C61和电容C61串联连接形成一个支路,开关管S73和开关管S74串联连接一个支路,两个支路并联连接;滤波电路5的输出端与电容C61和电容C61所在支路的两端相连接,电容C61和电容C62的中点、开关管S73和开关管S74的中点分别作为逆变电路6的输出端。端点i和电容C61、开关管S73相连接,端点j和电容C62、开关管S74相连接;电容C61、电容C62的中点连接逆变电路6的输出端点m,开关管S73、S74的中点连接逆变电路6的输出端点k。
[0114] 实施例一
[0115] 如图11所示,一种基于非接触供电技术的逆变系统,包括太阳能电池1、半桥式变换电路21、串-串联谐振电路31、倍压整流电路41、第一滤波电路51和全桥式逆变电路61,所述太阳能电池1的输出端点a与半桥式电路21的电容C1连接、输出端点b与半桥式电路21的电容C2连接,半桥式电路21的电容C1和电容C2的中点通过端点c与串-串联谐振电路31的电感LP1连接,开关管S1和开关管S2的中点通过端点d与电容CP1连接,电容CS1通过端点e与倍压整流电路41的电容C41和电容C42的中点连接,电感LS1通过端点f与倍压整流电路41的二极管D41和二极管D42的中点连接,电容C41和二极管D41的中点通过端点g、电容C42和二极管D42的中点通过端点h分别与第一滤波电路51的电容C51的两端连接,电容C51的两端通过端点i与全桥式逆变电路61的开关管S61和开关管S63的中点连接、通过端点j与全桥式逆变电路61的开关管S62和开关管S64的中点连接,开关管S63和开关管S64的中点作为输出端点k,开关管S61和开关管S62的中点作为输出端点m。
[0116] 实施例二
[0117] 如图12所示,一种基于非接触供电技术的逆变系统,包括太阳能电池1、全桥式变换电路22、串-并联谐振电路32、全波整流电路42、第二滤波电路52和三相全桥式逆变电路62,所述太阳能电池1的输出端点a与全桥式变换电路22的开关管S3连接、输出端点b与全桥式变换电路22的开关管S4连接,全桥式变换电路22的开关管S5和开关管S6的中点通过端点c与串-并联谐振电路32的电容CP2连接,开关管S3和开关管S4的中点通过端点d与电感LP2连接,电容CS2的一端通过端点e与全波整流电路42的二极管D43和二极管D44的中点连接,电容CS2的另一端通过端点f与全波整流电路42的二极管D45和二极管D46的中点连接,二极管D43和二极管D45的中点通过端点g与第二滤波电路52的电感L51同名端连接,二极管D44和二极管D46的中点通过端点h与第二滤波电路52的电感L52同名端连接,电容C52的两端通过端点i与三相全桥式逆变电路62的开关管S65和开关管S66的所在支路的两端相连接,开关管S69和开关管S70的中点作为输出端点k,开关管S67和开关管S68的中点作为输出端点m,开关管S65和开关管S66的中点作为输出端点n。
[0118] 综上所述,DC-AC电能变换器电路2可以是全桥变换电路、半桥变换电路、推挽变换电路或其他能将直流电转变成交流电的变换电路;非接触变压器是可分离变压器的一种,既可以有磁芯也可以没有磁芯;非接触变压器原边线圈和副边线圈两端可以加补偿电路也可以不加补偿电路;整流电路4可以是全桥整流电路、半桥整流电路、倍压整流电路或其他整流电路;逆变电路6可以是全桥逆变电路、半桥逆变电路、推挽逆变变换电路或其他能将直流电转变成交流电的变换电路。本发明的电路中,开关器件为所有能用于斩波的开关器件,例如MOS器件、IGBT或其他开关器件。
[0119] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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