一種光伏并網逆變器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開提供了一種光伏并網逆變器。該光伏并網逆變器包括四個開光管，其中兩個開關管為高頻開關管，兩個開光管為低頻開光管，并且在電網電壓正半周期和負半周期內均只有一個高頻開關管開通，降低了開光管的損耗，提高了電能的轉換效率。同時，該光伏并網逆變器的拓撲結構使得光伏陣列和地之間存在的寄生電容的共模電壓保持不變，從而消除了共模電流，減少了安全隱患。
【專利說明】一種光伏并網逆變器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏發(fā)電領域，更具體的說是涉及一種光伏并網逆變器。
【背景技術】
[0002]在能源的日益枯竭的情況相愛，開發(fā)和利用可再生能源越來越受到人們的重視。在眾多可再生能源中，太陽能光伏發(fā)電被認為是當前世界上最有發(fā)展前景的新能源技術。光伏逆變器作為光伏發(fā)電中的重要組成部分，主要用于將光伏陣列輸出的直流電轉為交流電。
[0003]現(xiàn)有的光伏逆變器主要包括隔離型并網逆變器和無隔離型并網逆變器。其中，隔離型并網逆變器主要通過隔離變壓器將直流側和交流側進行電氣隔離，電能轉換效率低。非隔離型并網逆變器雖然通過省略隔離變壓器來提高電能轉換效率，但是由于光伏陣列和地之間存在寄生電容，寄生電容上共模電壓的變化匯總寄生電容上產生共模電流(漏電流)，從而使光伏并網逆變器存在安全隱患。

【發(fā)明內容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供一種光伏并網逆變器，以在保證電能轉換效率的同時，消除共模電流，減少安全隱患。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案:
[0006]一種光伏并網逆變器，包括:光伏陣列、兩個高頻開關管、兩個低頻開關管、兩個電容、兩個二極管、兩個電感、電網以及控制所述高頻開關管和所述低頻開關管開通或關閉的控制電路；
[0007]其中，電容Cl的正極與所述光伏陣列的輸出端的正極節(jié)點相連，負極與所述光伏陣列的輸出端的負極節(jié)點相連；
[0008]高頻開關管S1、電感L2和低頻開關管S2串聯(lián)，且所述高頻開關管SI的正極與所述光伏陣列的輸出端的正極節(jié)點相連，所述低頻開關管S2的負極與所述光伏陣列的輸出端的負極節(jié)點相連；
[0009]高頻開關管S3、電感LI和低頻開關管S4串聯(lián)，且所述高頻開關管S3的正極與所述光伏陣列的輸出端的正極節(jié)點相連，所述低頻開關管S4的負極與所述光伏陣列的輸出端的負極節(jié)點相連；
[0010]二極管D2的負極與所述電感L2的電流輸入端相連，正極與所述低頻開關管S2的負極相連；
[0011]二極管Dl的負極與所述電感LI的電流輸入端相連，正極與所述低頻開關管S4的負極相連；
[0012]電容C2的一個接線端與所述高頻開關管SI的負極相連，另一個接線端與所述電感LI的電流輸入端相連；
[0013]所述電網的兩個接線端分別與所述電容C2的兩個接線端相連；[0014]當電網電壓正半周期內，所述控制電路用于控制所述低頻開關管S4 —直開通，所述低頻開關管S2和所述高頻開關管S3 —直關閉，并對所述高頻開關管SI采用PWM調制；
[0015]當電網電壓負半周期內，所述控制電路用于控制所述低頻開關管S2 —直開通，所述高頻開關管SI和所述低頻開關管S4 —直關閉，并對所述高頻開關管S3采用PWM調制。
[0016]優(yōu)選的，還包括:連接于所述第二電容和所述電網之間的繼電器。
[0017]優(yōu)選的，所述控制電路以TMS320F2808芯片為核心。
[0018]優(yōu)選的，還包括:采集所述光伏陣列輸出電壓、所述電網電壓、所述光伏陣列輸出電流和所述光伏并網逆變器輸出電流信號采集電路；
[0019]與所述信號采集電路相連，將所述信號采集電路采集到的電壓和電流轉換為所述控制電路可識別的控制信號的信號轉換電路；
[0020]優(yōu)選的，所述信號采集電路包括:
[0021]采集所述光伏陣列輸出電壓和所述電網電壓差分電路；
[0022]采集所述光伏陣列輸出電流和所述光伏并網逆變器輸出電流的電流傳感器。
[0023]優(yōu)選的，所述電流傳感器采用VAC電流傳感器。
[0024]經由上述的技術方案可知，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明公開提供了一種光伏并網逆變器。該光伏并網逆變器包括四個開光管，其中兩個開關管為高頻開關管，兩個開光管為低頻開光管，并且在電網電壓正半周期和負半周期內均只有一個高頻開關管開通，降低了開光管的損耗，提高了電能的轉換效率。同時，該光伏并網逆變器的拓撲結構使得光伏陣列和地之間存在的寄生電容的共模電壓保持不變，從而消除了共模電流，減少了安全隱患。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1示出了本發(fā)明一種光伏并網逆變器的拓撲結構示意圖；
[0027]圖2示出了控制電路對光伏并網逆變器的PWM調節(jié)模式示意圖；
[0028]圖3示出了電網電壓正半周期高頻開光管SI開通時的電流流向圖；
[0029]圖4示出了電網電壓正半周期高頻開關管SI閉合時的電流流向圖；
[0030]圖5示出了電網電壓負半周期高頻開光管S3開通時的電流流向圖；
[0031]圖6示出了電網電壓符半周期高頻開關管S3閉合時的電流流向圖。
【具體實施方式】
[0032]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0033]參見圖1示出了本發(fā)明一種光伏并網逆變器的拓撲結構示意圖。
[0034]由圖1可知，該光伏并網逆變器的拓撲結構包括:光伏陣列PV、兩個高頻開關管(SI和S3)、兩個低頻開關管(S2和S4)、兩個電容(LI和L2)、兩個二極管(Dl和D2)、兩個電感(LI和L2)以及電網。
[0035]其中，電容Cl的正極與光伏陣列PV的輸出端的正極節(jié)點相連，負極與光伏陣列PV的輸出端的負極節(jié)點相連。
[0036]聞頻開關管S1、電感L2和低頻開關管S2串聯(lián)，且聞頻開關管SI的正極與光伏陣列PV的輸出端的正極節(jié)點相連，低頻開關管S2的負極與光伏陣列PV的輸出端的負極節(jié)點相連。
[0037]高頻開關管S3、電感LI和低頻開關管S4串聯(lián)，且所述高頻開關管S3的正極與所述光伏陣列的輸出端的正極節(jié)點相連，所述低頻開關管S4的負極與所述光伏陣列的輸出端的負極節(jié)點相連。
[0038]二極管D2的負極與所述電感L2的電流輸入端相連，正極與所述低頻開關管S2的負極相連。
[0039]二極管Dl的負極與所述電感LI的電流輸入端相連，正極與所述低頻開關管S4的負極相連。
[0040]電容C2的一個接線端與所述高頻開關管SI的負極相連，另一個接線端與所述電感LI的電流輸入端相連。
[0041]所述電網的兩個接線端分別與所述電容C2的兩個接線端相連。
[0042]需要說明的是，在實際應用中該光伏并網逆變器還包括控制高頻開關管和低頻開關管開通或關閉的控制電路(圖中未畫出)。
[0043]其工作原理如下:
[0044]當電網電壓正半周期內，該控制電路控制低頻開關管S4 一直開通，低頻開關管S2和高頻開關管S3 —直關閉，并對高頻開關管SI采用PWM調制。
[0045]當電網電壓負半周期內，所述控制電路用于控制所述低頻開關管S2 —直開通，所述高頻開關管SI和所述低頻開關管S4 —直關閉，并對所述高頻開關管S3采用PWM調制。
[0046]參見圖2?圖6，圖2示出了控制電路對光伏并網逆變器的PWM調節(jié)模式示意圖，圖3示出了電網電壓正半周期高頻開光管SI開通時的電流流向圖，圖4示出了電網電壓正半周期高頻開關管SI閉合時的電流流向圖，圖5示出了電網電壓負半周期高頻開光管S3開通時的電流流向圖，圖6示出了電網電壓符半周期高頻開關管S3閉合時的電流流向圖。
[0047]在電網電壓正半周期高頻開關管SI開通時，光伏并網逆變器的電流回路為:高頻開關管SI?電網?電感L2?低頻開關管S4?電容Cl ；
[0048]在電網電壓正半周期高頻開關管SI關斷時，此時的光伏并網逆變器的電流回路為:低頻開關管S4?二極管D2?電網?電感?LI ；
[0049]在電網電壓負半周期高頻開關管S3開通時，光伏并網逆變器的電流回路為:高頻開光管S3?電網?電感L2?低頻開關管S2?電容Cl;
[0050]在電網電壓負半周期高頻開關管S3關斷時，光伏并網逆變器的電流回路為:低頻開關管S2?二極管D2?電網?電感L2。
[0051]需要說明的是，在實際的應用中為了實現(xiàn)光伏并網逆變器對電網的供電控制，在本發(fā)明的其他實施例中還包括:設置在電容C2和電網之間的繼電器，本領域的技術人員可通過控制該繼電器觸點的開通或閉合實現(xiàn)光伏并網逆變器與電網的通斷。[0052]可選的，在本發(fā)明的其他實施例中，控制電路以TMS320F2808芯片為核心，通過控制H橋和續(xù)流回路使光伏逆變器輸出電流與電網電壓同相位，同時實現(xiàn)光伏陣列最大功率輸出和抑制漏電流，提高整個光伏系統(tǒng)的轉換效率。
[0053]本發(fā)明采用兩個差分電路分別采集光伏陣列輸出電壓和電網電壓，同時采用兩個VAC電流傳感器分別采集光伏陣列的輸出電流和光伏并網逆變器輸出電流，所有這些采集到的信號經過信號轉換電路轉換為TMS320F2808芯片的AD采用口可識別的信號，比如調理成O — 3V之間的電壓信號，將此電壓信號輸入TMS320F2808芯片為核心的AD采樣口，并根據(jù)預先設置的控制策略輸出相應的PWM脈沖。本發(fā)明采用鎖相環(huán)PLL技術獲取電網控制的角度信息，從而實現(xiàn)對光伏并網逆變器的PWM調制。
[0054]最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0055]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0056]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現(xiàn)或使用本申請。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本申請將不會被限制于本文所示的 這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權利要求】
1.一種光伏并網逆變器，其特征在于，包括:光伏陣列、兩個高頻開關管、兩個低頻開關管、兩個電容、兩個二極管、兩個電感、電網以及控制所述高頻開關管和所述低頻開關管開通或關閉的控制電路； 其中，電容Cl的正極與所述光伏陣列的輸出端的正極節(jié)點相連，負極與所述光伏陣列的輸出端的負極節(jié)點相連； 高頻開關管S1、電感L2和低頻開關管S2串聯(lián)，且所述高頻開關管SI的正極與所述光伏陣列的輸出端的正極節(jié)點相連，所述低頻開關管S2的負極與所述光伏陣列的輸出端的負極節(jié)點相連； 高頻開關管S3、電感LI和低頻開關管S4串聯(lián)，且所述高頻開關管S3的正極與所述光伏陣列的輸出端的正極節(jié)點相連，所述低頻開關管S4的負極與所述光伏陣列的輸出端的負極節(jié)點相連； 二極管D2的負極與所述電感L2的電流輸入端相連，正極與所述低頻開關管S2的負極相連； 二極管Dl的負極與所述電感LI的電流輸入端相連，正極與所述低頻開關管S4的負極相連； 電容C2的一個接線端與所述高頻開關管SI的負極相連，另一個接線端與所述電感LI的電流輸入端相連； 所述電網的兩個接線端分別與所述電容C2的兩個接線端相連； 當電網電壓正半周期內，所述控制電路用于控制所述低頻開關管S4 —直開通，所述低頻開關管S2和所述高頻開關管S3 —直關閉，并對所述高頻開關管SI采用PWM調制； 當電網電壓負半周期內，所述控制電路用于控制所述低頻開關管S2 —直開通，所述高頻開關管SI和所述低頻開關管S4 —直關閉，并對所述高頻開關管S3采用PWM調制。
2.根據(jù)權利要求1所述的光伏并網逆變器，其特征在于，還包括:連接于所述第二電容和所述電網之間的繼電器。
3.根據(jù)權利要求1所述的光伏并網逆變器，其特征在于，所述控制電路以TMS320F2808芯片為核心。
4.根據(jù)權利要求3所述的光伏并網逆變器，其特征在于，還包括:采集所述光伏陣列輸出電壓、所述電網電壓、所述光伏陣列輸出電流和所述光伏并網逆變器輸出電流信號采集電路； 與所述信號采集電路相連，將所述信號采集電路采集到的電壓和電流轉換為所述控制電路可識別的控制信號的信號轉換電路。
5.根據(jù)權利要求4所述的光伏并網逆變器，其特征在于，所述信號采集電路包括: 采集所述光伏陣列輸出電壓和所述電網電壓差分電路； 采集所述光伏陣列輸出電流和所述光伏并網逆變器輸出電流的電流傳感器。
6.根據(jù)權利要求5所述的光伏并網逆變器，其特征在于，所述電流傳感器采用VAC電流傳感器。
【文檔編號】H02J3/38GK103795085SQ201410074555
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年3月3日 優(yōu)先權日:2014年3月3日
【發(fā)明者】楊勇, 朱彬彬, 謝門喜, 陶雪慧 申請人:蘇州大學