一種光伏并網(wǎng)逆變器

1、(19)中民(12)發(fā)明專利申請(10)申請公布號(43)申請公布日CN 1037950852014.05.14A(21)申請?zhí)?01410074555.0(22)申請日2014.03.03(71)申請人蘇州大學地址 215123 江蘇省蘇州市工業(yè)園區(qū)仁愛路199 號(72)發(fā)明人楊勇朱彬彬謝門喜陶雪慧(74)專利機構(gòu) 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)公司 11227王寶筠有限人(51)Int.Cl.H02J 3/38 (2006.01)H02M 7/48 (2007.01)權(quán)利要求書1頁 說明書4頁附圖3頁(54) 發(fā)明名稱一種光伏并網(wǎng)逆變器(57) 摘要本發(fā)明公開提供了一種光伏并網(wǎng)逆變器。該光伏并網(wǎng)逆變器

2、包括四個開光管，其中兩個開關(guān)管為高頻開關(guān)管，兩個開光管為低頻開光管，并且在電網(wǎng)電壓正半周期和負半周期內(nèi)均只有一個高頻開關(guān)管開通，降低了開光管的損耗，提高了電能的轉(zhuǎn)換效率。同時，該光伏并網(wǎng)逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)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。CN 103795085 A權(quán)利要求書CN 103795085 A1/1 頁1. 一種光伏并網(wǎng)逆變器，其特征在于，包括 ：光伏陣列、兩個高頻開關(guān)管、兩個低頻開關(guān)管、兩個電容、兩個二極管、兩個電感、電網(wǎng)以及所述高頻開關(guān)管和所述低頻開關(guān)管開通或關(guān)閉的電路 ；其中，電容 C1 的正極與所述光伏陣列的輸出端的正極節(jié)

3、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(guān)管 S1、電感 L2 和低頻開關(guān)管 S2 串聯(lián)，且所述高頻開關(guān)管 S1 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(guān)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(guān)管 S3、電感 L1 和低頻開關(guān)管 S4 串聯(lián)，且所述高頻開關(guān)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(guān)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(guān)管 S2 的負極相連 ；二極管 D1 的負極與所述電感 L1 的電流輸入端相連，正極與所述

4、低頻開關(guān)管 S4 的負極相連 ；電容 C2 的一個接線端與所述高頻開關(guān)管 S1 的負極相連，另一個接線端與所述電感 L1的電流輸入端相連 ；所述電網(wǎng)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(wǎng)電壓正半周期內(nèi)，所述電路用于所述低頻開關(guān)管 S4 一直開通，所述低頻開關(guān)管 S2 和所述高頻開關(guān)管 S3 一直關(guān)閉，并對所述高頻開關(guān)管 S1 采用 PWM 調(diào)制 ；當電網(wǎng)電壓負半周期內(nèi)，所述電路用于所述低頻開關(guān)管 S2 一直開通，所述高頻開關(guān)管 S1 和所述低頻開關(guān)管 S4 一直關(guān)閉，并對所述高頻開關(guān)管 S3 采用 PWM 調(diào)制。2. 根據(jù)權(quán)利要求 1 所述的光伏并網(wǎng)逆變器，其特征在于，還

5、包括 ：連接于所述第二電容和所述電網(wǎng)之間的繼電器。3. 根據(jù)權(quán)利要求 1 所述的光伏并網(wǎng)逆變器，其特征在于，所述電路以 TMS320F2808為。4. 根據(jù)權(quán)利要求 3 所述的光伏并網(wǎng)逆變器，其特征在于，還包括所述光伏陣列輸出電壓、所述電網(wǎng)電壓、所述光伏陣列輸出電流和所述光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流信號電路 ；與所述信號電路相連，將所述信號電路到的電壓和電流轉(zhuǎn)換為所述電路可識別的信號的信號轉(zhuǎn)換電路。5. 根據(jù)權(quán)利要求 4 所述的光伏并網(wǎng)逆變器，其特征在于，所述信號所述光伏陣列輸出電壓和所述電網(wǎng)電壓差分電路 ；電路包括 ：所述光伏陣列輸出電流和所述光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流的電流傳感器。6. 根據(jù)權(quán)利要求

6、5 所述的光伏并網(wǎng)逆變器，其特征在于，所述電流傳感器采用VAC 電流傳感器。22說明書CN 103795085 A1/4 頁一種光伏并網(wǎng)逆變器技術(shù)領(lǐng)域0001本發(fā)明涉及光伏發(fā)電領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種光伏并網(wǎng)逆變器。背景技術(shù)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(shù)。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(zhuǎn)為交流電。0003現(xiàn)有的光伏逆變器主要包括型并網(wǎng)逆變器和無型并網(wǎng)逆變器。其中，隔離型并網(wǎng)逆變器主要通過變壓器將直流側(cè)和交流側(cè)進行電氣，電能轉(zhuǎn)換效率

7、低。非型并網(wǎng)逆變器雖然通過省略變壓器來提高電能轉(zhuǎn)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(chǎn)生共模電流（漏電流），從而使光伏并網(wǎng)逆變器存在安全隱患。發(fā)明內(nèi)容0004有鑒于此，本發(fā)明提供一種光伏并網(wǎng)逆變器，以在保證電能轉(zhuǎn)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(shù)方案 ：0006一種光伏并網(wǎng)逆變器，包括 ：光伏陣列、兩個高頻開關(guān)管、兩個低頻開關(guān)管、兩個電容、兩個二極管、兩個電感、電網(wǎng)以及電路 ；所述高頻開關(guān)管和所述低頻開關(guān)管開通或關(guān)閉的0007 其中，電容 C1 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

8、述光伏陣列的輸出端的負極節(jié)點相連 ；0008 高頻開關(guān)管 S1、電感 L2 和低頻開關(guān)管 S2 串聯(lián)，且所述高頻開關(guān)管 S1 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(guān)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(guān)管 S3、電感 L1 和低頻開關(guān)管 S4 串聯(lián)，且所述高頻開關(guān)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(guān)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(guān)管 S2 的負極相連 ；0011 二極管 D1 的負極與所述電感 L1 的電

9、流輸入端相連，正極與所述低頻開關(guān)管 S4 的負極相連 ；0012 電容 C2 的一個接線端與所述高頻開關(guān)管 S1 的負極相連，另一個接線端與所述電感 L1 的電流輸入端相連 ；0013 所述電網(wǎng)的兩個接線端分別與所述電容 C2 的兩個接線端相連 ；33說明書CN 103795085 A2/4 頁0014當電網(wǎng)電壓正半周期內(nèi)，所述電路用于所述低頻開關(guān)管 S4 一直開通，所述低頻開關(guān)管 S2 和所述高頻開關(guān)管 S3 一直關(guān)閉，并對所述高頻開關(guān)管 S1 采用 PWM 調(diào)制 ；0015當電網(wǎng)電壓負半周期內(nèi)，所述電路用于所述低頻開關(guān)管 S2 一直開通，所述高頻開關(guān)管 S1 和所述低頻開關(guān)管 S4 一直關(guān)

10、閉，并對所述高頻開關(guān)管 S3 采用 PWM 調(diào)制。0016優(yōu)選的，還包括 ：連接于所述第二電容和所述電網(wǎng)之間的繼電器。0017優(yōu)選的，所述電路以 TMS320F2808為。0018優(yōu)選的，還包括所述光伏陣列輸出電壓、所述電網(wǎng)電壓、所述光伏陣列輸出電流和所述光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流信號電路 ；0019與所述信號電路相連，將所述信號電路到的電壓和電流轉(zhuǎn)換為所述電路可識別的信號的信號轉(zhuǎn)換電路 ；0020優(yōu)選的，所述信號電路包括 ：所述光伏陣列輸出電壓和所述電網(wǎng)電壓差分電路 ；所述光伏陣列輸出電流和所述光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流的電流傳感器。002100220023 優(yōu)選的，所述電流傳感器采用 VAC 電流

11、傳感器。0024 經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開提供了一種光伏并網(wǎng)逆變器。該光伏并網(wǎng)逆變器包括四個開光管，其中兩個開關(guān)管為高頻開關(guān)管，兩個開光管為低頻開光管，并且在電網(wǎng)電壓正半周期和負半周期內(nèi)均只有一個高頻開關(guān)管開通，降低了開光管的損耗，提高了電能的轉(zhuǎn)換效率。同時，該光伏并網(wǎng)逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)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。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(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)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(lǐng)域普通技術(shù)提

12、供的附圖獲得其他的附圖。來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)0026圖 1 示出了本發(fā)明一種光伏并網(wǎng)逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)示意圖 ；0027圖 2 示出了電路對光伏并網(wǎng)逆變器的 PWM 調(diào)節(jié)模式示意圖 ；0028 圖 3 示出了電網(wǎng)電壓正半周期高頻開光管 S1 開通時的電流流向圖 ；0029 圖 4 示出了電網(wǎng)電壓正半周期高頻開關(guān)管 S1 閉合時的電流流向圖 ； 0030 圖 5 示出了電網(wǎng)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(wǎng)電壓符半周期高頻開關(guān)管 S3 閉合時的電流流向圖。具體實施方式0032下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技

13、術(shù)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(lǐng)域普通技術(shù)實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他0033參見圖 1 示出了本發(fā)明一種光伏并網(wǎng)逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)示意圖。0034由圖 1 可知，該光伏并網(wǎng)逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)包括 ：光伏陣列 PV、兩個高頻開關(guān)管44說明書CN 103795085 A3/4 頁（S1 和 S3）、兩個低頻開關(guān)管（S2 和 S4）、兩個電容 (L1 和 L2)、兩個二極管（D1 和 D2）、兩個電感（L1 和 L2）以及電網(wǎng)。0035其中，電容C1 的正極與光伏陣列P

14、V 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 高頻開關(guān)管 S1、電感 L2 和低頻開關(guān)管 S2 串聯(lián)，且高頻開關(guān)管 S1 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(guān)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(guān)管 S3、電感 L1 和低頻開關(guān)管 S4 串聯(lián)，且所述高頻開關(guān)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(guān)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(guān)管 S2 的負極相連。0039 二極管 D1

15、的負極與所述電感 L1 的電流輸入端相連，正極與所述低頻開關(guān)管 S4 的負極相連。0040 電容 C2 的一個接線端與所述高頻開關(guān)管 S1 的負極相連，另一個接線端與所述電感 L1 的電流輸入端相連。0041 所述電網(wǎng)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(yīng)用中該光伏并網(wǎng)逆變器還包括高頻開關(guān)管和低頻開關(guān)管開通或關(guān)閉的電路（圖中未畫出）。0043其工作原理如下 ：0044當電網(wǎng)電壓正半周期內(nèi)，該電路低頻開關(guān)管 S4 一直開通，低頻開關(guān)管 S2和高頻開關(guān)管 S3 一直關(guān)閉，并對高頻開關(guān)管 S1 采用 PWM 調(diào)制。0045當電網(wǎng)電壓負半周期內(nèi)，所述電路用于

16、所述低頻開關(guān)管 S2 一直開通，所述高頻開關(guān)管 S1 和所述低頻開關(guān)管 S4 一直關(guān)閉，并對所述高頻開關(guān)管 S3 采用 PWM 調(diào)制。0046參見圖 2 圖 6，圖 2 示出了電路對光伏并網(wǎng)逆變器的 PWM 調(diào)節(jié)模式示意圖，圖 3 示出了電網(wǎng)電壓正半周期高頻開光管 S1 開通時的電流流向圖，圖 4 示出了電網(wǎng)電壓正半周期高頻開關(guān)管 S1 閉合時的電流流向圖，圖 5 示出了電網(wǎng)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(wǎng)電壓符半周期高頻開關(guān)管 S3 閉合時的電流流向圖。0047 在電網(wǎng)電壓正半周期高頻開關(guān)管 S1 開通時，光伏并網(wǎng)逆變器的電流回路為 ：高頻開關(guān)管 S1 電

17、網(wǎng)電感 L2 低頻開關(guān)管 S4 電容 C1 ；0048 在電網(wǎng)電壓正半周期高頻開關(guān)管 S1 關(guān)斷時，此時的光伏并網(wǎng)逆變器的電流回路為 ：低頻開關(guān)管 S4 二極管 D2 電網(wǎng)電感 L1 ；0049 在電網(wǎng)電壓負半周期高頻開關(guān)管 S3 開通時，光伏并網(wǎng)逆變器的電流回路為 ：高頻開光管 S3 電網(wǎng)電感 L2 低頻開關(guān)管 S2 電容 C1;0050 在電網(wǎng)電壓負半周期高頻開關(guān)管 S3 關(guān)斷時，光伏并網(wǎng)逆變器的電流回路為 ：低頻開關(guān)管 S2 二極管 D2 電網(wǎng)電感 L2。0051需要說明的是，在實際的應(yīng)用中為了實現(xiàn)光伏并網(wǎng)逆變器對電網(wǎng)的供電本發(fā)明的其他實施例中還包括 ：設(shè)置在電容 C2 和電網(wǎng)之間的繼電

18、器，本領(lǐng)域的技術(shù)，在可通過該繼電器觸點的開通或閉合實現(xiàn)光伏并網(wǎng)逆變器與電網(wǎng)的通斷。55說明書CN 103795085 A4/4 頁0052可選的，在本發(fā)明的其他實施例中電路以 TMS320F2808為，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(wǎng)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(zhuǎn)換效率。0053本發(fā)明采用兩個差分電路分別光伏陣列輸出電壓和電網(wǎng)電壓，同時采用兩個VAC 電流傳感器分別光伏陣列的輸出電流和光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流，所有這些到的信號經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為 TMS320F2808的 AD 采用口可識別的信號，比如調(diào)理成 0 3V 之間的電壓信號，將此電壓信號輸入 TMS320F2808為的 AD 采樣口，并根據(jù)預先設(shè)置的策略輸出相應(yīng)的 PWM 脈沖。本發(fā)明采用鎖相環(huán) PLL 技術(shù)獲取電網(wǎng)的角度信息，