CN103107723A

CN103107723A - 一种无源软缓冲的微型并网逆变器

Info

Publication number: CN103107723A
Application number: CN 201310016427
Authority: CN
Inventors: 古俊银
Original assignee: INVOLAR Corp Ltd
Current assignee: INVOLAR Corp Ltd
Priority date: 2013-01-16
Filing date: 2013-01-16
Publication date: 2013-05-15

Abstract

本发明公开了一种无源软缓冲的微型并网逆变器，属新能源技术领域。该微型并网逆变器由三大部分组成：1.无源软缓冲部分；2.直流变换器部分；3.H桥逆变电路部分。

Description

一种无源软缓冲的微型并网逆变器

技术领域

本发明涉及的是一种无源软缓冲的微型并网逆变器，属新能源技术领域，特别涉及光伏并网发电领域中的微型逆变技术。

背景技术

光伏并网发电技术是指利用太阳能发电并通过光伏并网逆变器将太阳能发出的电能传输到电网上供负载使用的技术。光伏并网发电系统包括分布式光伏发电系统和集中式光伏发电系统。集中式光伏发电首先将太阳能光伏组件串联后再并联连接，以提供较高的电压及功率，通过并网逆变器将电能集中传输到电网的方式；分布式光伏发电是相对于集中式光伏发电而言的，分布式光伏发电是指为每个太阳能光伏组件单独配备一台并网逆变器直接将电能传输到电网的方式，每台逆变器同时具备最大功率跟踪功能。相对于集中式方式，分布式光伏发电具有系统扩展灵活、可靠性高、发电效率高等优点。

光伏并网逆变器作为光伏组件与电网的接口装置，将光伏电池的电能转换成交流电能并传输到电网上，在光伏并网发电系统中起着至关重要的作用，是并网型光伏系统能量转换与控制的核心。其效率的高低、可靠性的好坏将直接影响整个光伏系统的性能和投资。微型逆变器应用于光伏并网系统，对应每块光伏组件安装一个微型逆变器，这样让每块光伏组件对应匹配一个具有独立的直/交流电转化功能和MPPT功能，从而有效地克服了集中式光伏并网逆变器的缺陷，而且其具有自己独特的优点，成为光伏并网逆变器研究开发的方向和热点。

微型逆变器的主电路可以参阅2005年出版的Kjaer的博士论文，pp.51-52,4.3.2&4.3.3“Flyback converter with LF DC-AC inverter”。美国专利“Self-latching H-bridge system and apparatus”（Patent No.6,617,913,Unisys，2001）提出了应用于直流电机控制的混合H桥（输出端与直流电机相连）。2009年的美国专利7,796,412“Method and apparatus for converting direct current toalternating current”提出了一种“有源钳位漏感能量吸收、反激拓扑、H桥电路”的微型逆变器的拓扑。本专利在反激式变换器中的变压器漏感能量较小的情况下提出了一种无源软缓冲的微型并网逆变器电路，即“无源软缓冲、反激拓扑、混合H桥电路”，使得微型逆变器的漏感吸收电路简单，同时可以降低成本。

发明内容

本发明的一个目的，是提供一种无源软缓冲的微型并网逆变器，该微型并网逆变器由三大部分组成：

1.无源软缓冲部分；

2.直流变换器部分；

3.H桥逆变电路部分。

附图说明

附图1为本发明的一种无源软缓冲的微型并网逆变器的电路图

附图标记

10—第一路软缓冲；20—第二路软缓冲；30—第一路反激式变换器；40—第二路反激式变换器；50—混合H桥电路；60—电网；PV—光伏组件；C_in—输入电容；R₁—第一路软缓冲中的能量吸收电阻；C₁—第一路软缓冲中的电容1；C₂—第一路软缓冲中的电容2；D_a1—第一路软缓冲中的二极管；R₂—第二路软缓冲中的能量吸收电阻；C₃—第二路软缓冲中的电容1；C₄—第二路软缓冲中的电容2；D_a2—第二路软缓冲中的二极管；T_r1—第一路反激式变换器变压器；S₃—第一路反激式变换器开关管；D₁—第一路反激式变换器整流二极管；T_r2—第二路反激式变换器变压器；S₄—第二路反激式变换器开关管；D₂—第二路反激式变换器整流二极管；C_o—输出电容；T₁—混合H桥第一晶闸管；T₂—混合H桥第二晶闸管；S₁—混合H桥第一开关管；S₂—混合H桥第二开关管；L₁、L₂—混合H桥电感。

具体实施方式

附图1为一种无源软缓冲的微型并网逆变器的电路图。在附图1中，光伏组件PV的正端接输入电容C_in的一端、第一路软缓冲中的能量吸收电阻R₁一端、第二路软缓冲中的能量吸收电阻R₂、第一路反激式变换器变压器T_r1的原边N_p1的同名端和第二路反激式变换器变压器T_r2的原边N_p2的同名端；第一路软缓冲中的能量吸收电阻R₁和第一路软缓冲中的二极管D_a1串联后并联在第一路反激式变换器变压器T_r1的原边N_p1；第一路软缓冲中的能量吸收电阻R₁和第一路软缓冲中的电容1C₁并联；第一路软缓冲中的电容1C₁和第一路软缓冲中的电容2C₂串联后并联在第一路反激式变换器变压器T_r1的原边N_p1；第一路软缓冲中的二极管D_a1和第一路软缓冲中的电容2C₂并联；第二路软缓冲中的能量吸收电阻R₂和第二路软缓冲中的二极管D_a2串联后并联在第二路反激式变换器变压器T_r2的原边N_p2；第二路软缓冲中的能量吸收电阻R₂和第二路软缓冲中的电容1C₃并联；第二路软缓冲中的电容1C₃和第二路软缓冲中的电容2C₄串联后并联在第二路反激式变换器变压器T_r2的原边N_p2；第二路软缓冲中的二极管D_a2和第二路软缓冲中的电容2C₄并联；第一路反激式变换器变压器T_r1的原边N_p1的非同名端接反激式变换器开关管S₃的漏极；第二路反激式变换器变压器T_r2的原边N_p2的非同名端接反激式变换器开关管S₄的漏极；第一路反激式变换器开关管S₃的源极、第二路反激式变换器开关管S₄的源极、输入电容C_in的另一端和光伏组件PV的负端相连。

第一路反激式变换器变压器T_r1的副边N_s1的非同名端通过反激式变换器整流二极管D₁接输出电容C_o的一端；第二路反激式变换器变压器T_r2的副边N_s2的非同名端通过反激式变换器整流二极管D₂接输出电容C_o的一端；输出电容C_o的另一端和第一路反激式变换器变压器T_r1的副边N_s1的同名端相连；输出电容C_o的另一端和第二路反激式变换器变压器T_r2的副边N_s2的同名端相连；输出电容C_o和混合H桥逆变电路(50)的输入端并联。

混合H桥逆变电路(50)包括并联连接的第一桥臂以及第二桥臂，其中第一桥臂包括串联连接的第一晶闸管T₁以及第一功率开关管S₁，相应地，第二桥臂包括串联连接的第二晶闸管T₂以及第二功率开关管S₂；第一晶闸管T₁和第一功率开关管S₁顺次地串联连接；第二晶闸管T₂和第二功率开关管S₂顺次地串联连接。具体地，在第一桥臂中，第一晶闸管T₁的阴极与第一开关管S₁的漏极相连接；在第二桥臂中，第二晶闸管T₂的阴极与第二开关管S₂的漏极相连接；第一桥臂和第二桥臂的并联连接，是通过第一晶闸管T₁和第二晶闸管T₂各阳极的连接、以及第一开关管S₁和第二开关管S₂各源极的连接来实现的；第一晶闸管T₁的阴极和第二晶闸管T₂的阴极也是第一开关管S₁的漏极和第二开关管S₂的漏极分别通过混合H桥电感L₁、L₂接入电网(60)。

Claims

1.一种无源软缓冲的微型并网逆变器，由无源软缓冲、直流变换器和H桥逆变电路三大部分组成，其特征在于，所述无源软缓冲主要的作用是吸收反激式变换器中反激变压器的漏感能量，然后将漏感能量储存在相对应电路的电容中后回馈到母线。

2.根据权利要求1所述直流变换器为双路交错反激式直流变换器。

3.根据权利要求1所述无源软缓冲，其本质是在常用的无源RC电路中增加了一个电容而组成的电路，其特征在于，所述的无源RC电路中的R值可以选得比常用的无源RC电路中的R值要大些，所增加的电容的位置可参见摘要附图中的C₂和C₄。

4.根据权利要求1所述H桥逆变电路为混合H桥逆变电路。

5.根据权利要求3所述DC-DC变换电路，可以是Buck(降压)或者Flyback(反激)电路。

6.根据权利要求3所述的无源软缓冲中增加的电容，其特征在于，所增加的电容可以吸收部分漏感能量然后回馈到母线。

7.根据权利要求4所述混合H桥逆变电路包括并联连接的第一桥臂以及第二桥臂，其中所述第一桥臂包括串联连接的第一晶闸管以及第一功率开关管，所述第二桥臂包括串联连接的第二晶闸管以及第二功率开关管。