一种具有安全保护功能的光伏储能逆变器的制作方法

本发明属于光伏储能逆变器，特别涉及一种具有安全保护功能的光伏储能逆变器。

背景技术：

1、光伏储能逆变器是一种能够在光伏发电系统和储能系统之间进行能量双向转换的设备，具有将直流电转换为交流电的功能，并具备能量存储和释放的能力。

2、如专利文件，申请号为202020586311.1，公开了光伏储能逆变器，包括逆变器主体，所述逆变器主体上端外表面设置有套筒，所述套筒的内侧外表面设置有框架，所述框架的上端外表面靠近逆变器主体的下端设置有齿轮杆，所述齿轮杆的上端设置有底座，所述底座的前端设置有手轮，所述逆变器主体的前端外表面靠近右侧端面设置有漏电保护器，所述漏电保护器的前端外表面靠近左侧端面设置有跳动闸，所述漏电保护器的前端外表面靠近跳动闸的下端设置有测试按钮。该实用新型所述的光伏储能逆变器，逆变器主体与框架之间的拆卸过程较为便利，有利于方便对逆变器主体的检修，有利于在逆变器主体发生漏电故障时以及对有致命危险的人身触电保护，提高光伏储能逆变器的使用效果。

3、但是，由于逆变器的漏电保护器可能与系统其他部分(如电池管理系统、监控系统等)集成不够紧密，从而影响了逆变器整体的安全保护效果，因此我们需要提出一种具有安全保护功能的光伏储能逆变器来解决上述存在的问题，使其能够有效提高对光伏储能逆变器的保护效果。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供了一种具有安全保护功能的光伏储能逆变器，包括主控板和多个呈模块化设置的逆变模组，所述主控板上分别插接有模块化设置的控制模组、保护模组和电源管理模组，所述电源管理模组的一端电性连接有接线主板，所述接线主板上安装有第一接口板、第二接口板、接头和多个接线柱，所述接线主板的一侧安装有触控屏，所述触控屏的一端与控制模组电性连接，所述保护模组与逆变模组电性连接；

2、所述控制模组用于生成pwm信号并调节输出电压和频率；所述电源管理模组用于将输入的直流电压转换成逆变器工作电压，同时还能够优化光伏电池板的输出功率；

3、所述保护模组在逆变模组发生故障或者外部电网状态异常时，能够及时地将逆变模组从工作状态中断开，并在条件允许时自动恢复至正常工作状态。

4、进一步的，所述逆变模组通过igbt电子元件在pwm信号的控制下开关直流电源，从而在输出端合成交流电，所述逆变模组由多个模块化的逆变电路组成，每个逆变电路均对应一个保护模组，且多个所述逆变电路并联，多个保护模组均与控制模组电性连接。

5、进一步的，每个所述逆变电路主要由igbt元件q1、igbt元件q2、igbt元件q3和igbt元件q4组成的双桥臂电路，且位于双桥臂电路之间并联有呈串联设置的电容c11和电容c12以及呈串联设置的二极管d1和二极管d2，所述igbt元件q1和igbt元件q2的连接端连接有变压器t1，所述变压器t1的一端串联有电阻r1和电容c13，所述电容c13的一端连接有二极管d3和二极管d4，所述二极管d3和二极管d4的非连接端分别与igbt元件q4和igbt元件q3连接，且所述二极管d3和二极管d4之间连接有蓄电池b1，所述变压器t1的输出侧并联有二极管d44和二极管d5，所述二极管d44和二极管d5的连接端连接有变压器t2，所述变压器t2的输出侧连接有电阻r4和二极管d9，所述二极管d9与变压器t1的输入侧之间并联有电容c8和电阻r5，所述二极管d9与电容c8的连接端通过电容c8与电阻r4连接，且所述电容c8与电阻r4的连接端通过二极管d7与二极管d5的一端连接。

6、进一步的，所述控制模组包括包含振荡电路的微控制器，所述微控制器主要由时钟源、时基单元配置、负责生成具体pwm波形的捕获比较单元、输出模式单元和pwm信号调节单元组成，其中，时基单元配置包括预分频器和自动重装载值。

7、进一步的，所述微控制器在生成pwm信号并调节输出电压和频率的流程如下：

8、a1、通过微控制器内部振荡电路作为时钟源，并通过预分频器对时钟频率进行分频处理，以获得适合pwm生成的时钟频率；

9、a2、通过调整预分频器的值和自动重装载值控制定时器的计数频率，以影响pwm波形的频率；

10、a3、当定时器的计数值与捕获比较寄存器的值匹配时，输出电平会发生切换以生形成pwm波形；

11、a4、设置gpio引脚为复用输出，并选择适合的定时器通道，当定时器的比较匹配事件发生时，能够在指定的gpio引脚上产生相应的pwm波形；

12、a5、根据负载的具体要求调节pwm信号的占空比和频率，占空比决定了输出有效电压的大小，而频率则影响pwm信号的平滑度和调节响应速度。

13、进一步的，所述电源管理模组的电压转换和输出功率优化的流程如下：

14、b1、通过电压传感器实时检测输入的直流电压，确保其在预期范围内；

15、b2、利用单片机生成精确的pwm信号，生成的pwm信号用于控制逆变模组中的igbt电子元件；

16、b3、在pwm信号的控制下，igbt电子元件反复开关，从而在输出端合成交流电；

17、b4、通过电源管理模组具备最大功率点跟踪功能，实时调整光伏电池板的工作点，确保在不同光照条件下均能输出最大功率。

18、进一步的，所述保护模组包括逻辑芯片u19、比较器u18d和光耦u20，所述逻辑芯片u19的2脚连接有呈并联设置的电阻r98和二极管d26，所述电阻r98和二极管d26的连接端连接有对地电容e15，所述电阻r98的一端与逻辑芯片u19的6脚连接，所述光耦u20连接在逻辑芯片u19的4脚上，且所述逻辑芯片u19的4脚还连接有对地电容c55，所述对地电容c55与光耦u20的连接端连接有二极管d19和二极管d18，所述比较器u18d的输出端与二极管u18d的一端连接，且所述比较器u18d的输出端还连接有用于连接vcc的电阻r81，所述电阻r81的一端与负极端之间连接有电阻r83，所述比较器u18d的负极端并联有电容c46和可调电阻p15，所述比较器u18d的正极端并联有电容c45和电容c43，所述电容c43和电容c45之间的两端分别连接有用于监测电流的电阻r85和电阻r84。

19、进一步的，还包括可拆卸的外壳，所述主控板可拆卸固定在外壳的内部，多个所述逆变模组通过固定机构与外壳的内部可拆卸连接，所述接线主板位于外壳的一侧，所述外壳的四周设置有多个散热网。

20、进一步的，所述外壳包括底壳和盖壳，所述盖壳滑动卡接在底壳的上端,所述固定机构设置有多个，多个所述固定机构呈等距并排设置，每个所述逆变电路通过两个固定机构可拆卸固定，每个所述固定机构均包括固定在底壳内底部的支撑板，所述支撑板的两端上表面一体成型有竖杆，所述竖杆上滑动插接有滑动杆，所述滑动杆的一端固定有夹持板，且所述竖杆与夹持板之间的滑动杆外壁套接有第二弹簧，两个所述竖杆上的夹持板呈对称设置，所述夹持板的夹持面设置为斜面。

21、进一步的，所述第一接口板和第二接口板上均设置有供外部设备连接的接口，且所述第一接口板和第二接口板上的接口不同，所述第一接口板、第二接口板、接头和接线柱的一侧均滑动安装有供对插入接口内连接线加固的防脱机构，且所述底壳的一侧开设有供防脱机构安装有通孔；

22、所述防脱机构包括滑动插接在通孔内的t形杆，所述t形杆的一端穿过通孔固定有限位块，所述限位块上开设有u形缺口，位于所述底壳内部的t形杆外壁套接有第一弹簧。

23、本发明的有益效果是：

24、1、本发明通过逆变模组、电源管理模组、保护模组和控制模组的协同配合，利用模块化的设置能够有效缩小集成面积，还能实现了对逆变器的全面安全保护，从实时监测、快速响应到隔离传输、故障自动恢复和防孤岛保护，每一个环节都确保了逆变器在面对各种异常情况时能够及时有效地采取措施，最大限度地减少设备损害和安全隐患。

25、2、本发明逆变模组通过igbt电子元件在pwm信号的控制下开关直流电源的设计，不仅提高了系统的灵活性和可扩展性，提升了系统的可靠性和安全性，还优化了性能和效率，增强了系统的适应性和应用范围，并有效延长了系统的寿命。

26、3、本发明通过保护模组的设置，能够在逆变模组发生故障或者外部电网状态异常时，能够及时地将逆变模组从工作状态中断开，并在条件允许时自动恢复至正常工作状态。通过保护模组的复位保护机制对于确保设备安全运行、防止潜在危险以及保障电网稳定。

27、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。