CN103762880A - 单相全桥交错并联光伏并网逆变器 - Google Patents
单相全桥交错并联光伏并网逆变器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103762880A CN103762880A CN201410035598.8A CN201410035598A CN103762880A CN 103762880 A CN103762880 A CN 103762880A CN 201410035598 A CN201410035598 A CN 201410035598A CN 103762880 A CN103762880 A CN 103762880A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- conducting
- brachium pontis
- inductance
- line voltage
- phase full
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 4
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000009499 grossing Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
单相全桥交错并联光伏并网逆变器，属于光伏逆变技术领域，本发明为解决并网逆变器交流侧采用串联大电感来实现滤波，存在动态响应慢的问题。本发明方案：S1和S2构成一个桥臂；该桥臂输出端连接电网的一端；S3和S4构成一个桥臂；该桥臂输出端通过电感L1连接电网的另一端；S5和S6构成一个桥臂；该桥臂输出端通过电感L2连接电网的另一端；三个桥臂均并联在太阳能电池PV的两端；六个开关管的开关时序为：在电网电压正半周期间，S1导通，S3和S5均关断，S4和S6互补导通，留有死区时间；在电网电压负半周期间，S2导通，S4和S6都关断，S3和S5互补导通，留有死区时间。
Description
技术领域
本发明涉及单相全桥交错并联光伏并网逆变器，属于光伏逆变技术领域。
背景技术
并网逆变器作为光伏电池与电网间能量交换的核心，是整个光伏并网发电系统的关键环节，其安全性、可靠性以及能否实现高质量的电能转换，是光伏发电系统亟需解决的关键问题之一。
并网逆变器流入电网电流的纹波大小直接影响并网电能质量，纹波越小，谐波污染越轻，输送到电网的电能质量越高；反之，谐波污染越大，输送给电网的电能质量越差。而且较大的并网电流纹波也会增加开关管和续流二极管的损耗。因此，在设计光伏并网逆变器时应该尽量减小并网电流纹波，将其控制在一定的范围之内，也有利于减小EMI滤波器的体积和重量。在传统单相光伏并网逆变器中，大多采用四个高频开关管构成的单相全桥逆变电路结构，交流侧的电流纹波比较明显，为了减小纹波，往往通过在交流侧串联一个大电感来实现滤波功能，但是电感太大存在以下问题：
（1）为了保证流入电网的电流ig的相位、频率能够迅速的跟踪电网电压ug，必须使系统的动态响应足够快，即电流跟踪速度必须要大于期望输出电流变化率的最大值，因此滤波电感L也就不能取得太大。
（2）电感越大，相应的滤波装置的体积、重量及成本也就越大。
发明内容
本发明目的是为了解决并网逆变器交流侧采用串联大电感来实现滤波、减小纹波，存在动态响应慢、滤波装置体积大、重量大及成本高的问题，提供了一种单相全桥交错并联光伏并网逆变器。
本发明所述单相全桥交错并联光伏并网逆变器，它包括工频开关管S1、工频开关管S2、高频开关管S3、高频开关管S4、高频开关管S5、高频开关管S6、电感L1和电感L2；六个开关管均自带体二极管；
S1和S2构成一个桥臂；该桥臂输出端连接电网的一端；
S3和S4构成一个桥臂；该桥臂输出端通过电感L1连接电网的另一端；
S5和S6构成一个桥臂；该桥臂输出端通过电感L2连接电网的另一端；
三个桥臂均并联在太阳能电池PV的两端；
六个开关管的开关时序为：
S1和S2分别在电网电压正半周和负半周互补导通，占空比均为50%，留有死区时间；
在电网电压正半周期内：S1始终导通，S2，S3，S5始终关断，S4导通→S4、S6均关断→S6导通→S4、S6均关断，留有死区时间；
在电网电压负半周期间：S2始终导通，S1，S4，S6始终关断，S3导通→S3、S5均关断→S5导通→S3、S5均关断，留有死区时间。
本发明的优点：本发明提出单相全桥交错并联光伏并网逆变器这一电路拓扑结构，其交流侧在原有电感的基础上并联一个电感，同时增加了两个开关管S1、S2，形成六开关管控制的单相全桥逆变主电路结构，通过合理控制开关管的通断，使两个滤波电感电流的变化趋势相反，从而减小并网电流纹波，提高电能质量。
附图说明
图1是背景技术中涉及的采用四个高频开关管逆变电路结构的并网逆变器拓扑图；
图2是本发明所述单相全桥交错并联光伏并网逆变器的拓扑图；
图3是六个开关管在对应电网电压正负半周的时序图；
图4是四个高频开关管时序、两个电感电流及电网电流的对应波形图；
图5是DSP控制原理图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图2-4说明本实施方式，本实施方式所述单相全桥交错并联光伏并网逆变器，它包括工频开关管S1、工频开关管S2、高频开关管S3、高频开关管S4、高频开关管S5、高频开关管S6、电感L1和电感L2；六个开关管均自带体二极管；
S1和S2构成一个桥臂；该桥臂输出端连接电网的一端；
S3和S4构成一个桥臂；该桥臂输出端通过电感L1连接电网的另一端；
S5和S6构成一个桥臂；该桥臂输出端通过电感L2连接电网的另一端；
三个桥臂均并联在太阳能电池PV的两端；
六个开关管的开关时序为：
S1和S2分别在电网电压正半周和负半周互补导通，占空比均为50%，留有死区时间；
在电网电压正半周期内：S1始终导通，S2，S3，S5始终关断，S4导通→S4、S6均关断→S6导通→S4、S6均关断，留有死区时间；
在电网电压负半周期间：S2始终导通，S1，S4，S6始终关断，S3导通→S3、S5均关断→S5导通→S3、S5均关断，留有死区时间。
S1、S2为工频开关管，分别在电网正半周期和负半周期工作，可以实现太阳能电池与电网的解耦控制，S4、S6（S3、S5）为高频开关管，在电网正（负）半周期内交错导通，使电感L1、L2中的电流上升和下降趋势相反，总的并网电流ig中的纹波幅值减小，从而降低了对电网的谐波污染。
在电网电压正半周时，重复执行工作模态1和工作模态2，工作模态1和工作模态2互相切换时设置死区时间；
在电网电压负半周时，重复执行工作模态3和工作模态4，工作模态3和工作模态4互相切换时设置死区时间；
工作模态1：S1恒导通，S2、S3、S5恒关断，此时S4导通，S6关断，电感L1中的电流增大，电感L1储能，其传输路径为：PV+—S1—电网—L1—S4—PV-；与此同时，电感L2释放能量，流经电感L2的电流减小，其闭合续流路径为：电网—L2—S5体二极管—S1；
工作模态2：S1、S2、S3、S5开关状态同工作模式1，此时开关管S6导通，S4关断，L2的电流增大，电感L2储存能量，传输路径为：PV+—S1—电网—L2—S6—PV-；与此同时，L1释放能量，L1的电流减小，其闭合续流路径为：电网—L1—S3体二极管—S1。
这样，在开关管S1导通期间，通过S4和S6的交错导通，使得电感L1和L2中的电流总是一个上升一个下降，因此，总的并网电流ig的纹波降低。
工作模态3：开关管S2恒导通，S1、S4、S6恒关断，S3导通，S5关断，流经L1中的电流增大，电感L1储能，传输路径为：PV+—S3—L1—电网—S2—PV-；与此同时，L2释放能量，电流经电网—S2—S6体二极管—L2形成闭合续流回路，电感L2释放能量，电流下降。
工作模态4：开关管S2恒导通，S1、S4、S6恒关断，S5导通，S3关断，流经L2的电流增大，电感L2储能，导通路径为：PV+—S5—L2—电网—S2—PV-；与此同时，L1释放能量，L1的电流下降，闭合续流路径为：S4体二极管—L1—电网—S2。
因此，在电网电压的一个周期内，开关管的工作时序为：
正半周期：S1始终导通，S2，S3，S5始终关断，S4导通→S4、S6均关断→S6导通→S4、S6均关断。在该过程中，工作模态1和工作模态2会重复出现，工作模态1结束后对应一个可变死区时间，然后进行工作模态2，工作模态2后经过一个死区时间后重复进行工作模态1，工作模态1、工作模态2以及两个死区时间构成一个开关周期T。工作模态1对应图4中t0—t1时间段，工作模态2对应图4中t2—t3时间段，t1—t2和t3—t4时间段为可变死区时间，根据电网电压进行实时调节。
负半周期：S2始终导通，S1，S4，S6始终关断，S3导通→S3、S5均关断→S5导通→S3、S5均关断。在该过程中，工作模态3和工作模态4会重复出现，工作模态3结束后对应一个可变死区时间，然后进行工作模态4，工作模态4后经过一个死区时间后重复进行工作模态3，工作模态3和工作模态4构成一个开关周期T。负半周期的工作模态在图4中的对应时间段与正半周期类似。
图4为并网电流ig以及电感L1和L2中的电流波形，从中可以看出，该发明可以有效减小逆变器并网电流纹波，提高并网电能质量。
具体实施方式二：下面结合图5说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，六个开关管的驱动信号由DSP产生，具体过程为：
步骤一、采样电网电压ug和电网电流ig；采样太阳能电池PV的输出电压udc；
步骤二、电网电压ug经过比较器后输出的信号为S1和S2提供驱动信号；
步骤三、电网电压ug经过锁相处理输出标准正弦波信号sinθ；
步骤四、太阳能电池PV电压采样值udc与给定值uref作差后，进行PI调节，与步骤三获取的sinθ相乘，获取电流内环给定值iref；
步骤五、步骤四获取的电流内环给定值iref与电网电流ig作差后，进行PI调节，然后经SPWM调制，输出四路PWM信号作为S3、S4、S5和S6的驱动信号。
所述DSP采用型号为TMS320LF2812的DSP来实现。
电网电压采样信号ug有两个作用，一方面通过比较器控制开关管S1和S2的导通与关断，另一方面作为锁相环（PLL）的输入，产生标准正弦波。开关管S3—S6的控制采用电压电流双闭环控制方式，光伏电池输出电压（也可在光伏电池后面接一个DC/DC变换器）采样值udc与给定值uref作差后经过PI调节器，PI调节器的输出与锁相环产生的标准正弦波相乘得到电流内环的给定值iref，将得到的电流给定值iref与并网电流采样值ig作差后经过PI环节器，PI调节器的输出与三角形载波比较，产生PWM波控制S3—S6四个开关管的开关状态。
Claims (3)
1.单相全桥交错并联光伏并网逆变器，其特征在于，它包括工频开关管S1、工频开关管S2、高频开关管S3、高频开关管S4、高频开关管S5、高频开关管S6、电感L1和电感L2；六个开关管均自带体二极管；
S1和S2构成一个桥臂；该桥臂输出端连接电网的一端；
S3和S4构成一个桥臂；该桥臂输出端通过电感L1连接电网的另一端；
S5和S6构成一个桥臂；该桥臂输出端通过电感L2连接电网的另一端；
三个桥臂均并联在太阳能电池PV的两端；
六个开关管的开关时序为：
S1和S2分别在电网电压正半周和负半周互补导通，占空比均为50%，留有死区时间；
在电网电压正半周期内：S1始终导通，S2，S3，S5始终关断，S4导通→S4、S6均关断→S6导通→S4、S6均关断，留有死区时间；
在电网电压负半周期间：S2始终导通，S1，S4，S6始终关断，S3导通→S3、S5均关断→S5导通→S3、S5均关断，留有死区时间。
2.根据权利要求1所述单相全桥交错并联光伏并网逆变器，其特征在于，六个开关管的驱动信号由DSP产生，具体过程为：
步骤一、采样电网电压ug和电网电流ig；采样太阳能电池PV的输出电压udc；
步骤二、电网电压ug经过比较器后输出的信号为S1和S2提供驱动信号；
步骤三、电网电压ug经过锁相处理输出标准正弦波信号sinθ；
步骤四、太阳能电池PV电压采样值udc与给定值uref作差后，进行PI调节，与步骤三获取的sinθ相乘，获取电流内环给定值iref；
步骤五、步骤四获取的电流内环给定值iref与电网电流ig作差后，进行PI调节，然后经SPWM调制，输出四路PWM信号作为S3、S4、S5和S6的驱动信号。
3.根据权利要求2所述单相全桥交错并联光伏并网逆变器，其特征在于，所述DSP采用型号为TMS320LF2812的DSP来实现。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410035598.8A CN103762880B (zh) | 2014-01-24 | 2014-01-24 | 单相全桥交错并联光伏并网逆变器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410035598.8A CN103762880B (zh) | 2014-01-24 | 2014-01-24 | 单相全桥交错并联光伏并网逆变器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103762880A true CN103762880A (zh) | 2014-04-30 |
| CN103762880B CN103762880B (zh) | 2016-06-29 |
Family
ID=50530061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410035598.8A Active CN103762880B (zh) | 2014-01-24 | 2014-01-24 | 单相全桥交错并联光伏并网逆变器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103762880B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105322811A (zh) * | 2014-07-22 | 2016-02-10 | 艾默生网络能源有限公司 | 一种功率变换电路及逆变器 |
| CN106505864A (zh) * | 2016-11-10 | 2017-03-15 | 易事特集团股份有限公司 | 太阳能电池阵列模拟器的控制方法和装置 |
| CN113852266A (zh) * | 2021-09-18 | 2021-12-28 | 河海大学 | 一种单相并网逆变器的全数字软开关控制电路 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101604923B (zh) * | 2009-07-13 | 2012-05-16 | 西安理工大学 | 用于单相并网逆变器的脉冲宽度调制pwm控制方法 |
| US8619447B2 (en) * | 2010-03-31 | 2013-12-31 | Arizona Board Of Regents, A Body Corporate Of The State Of Arizona, Acting For And On Behalf Of Arizona State University | Single Phase Current Source Power Inverters and Related Methods |
| CN102624274A (zh) * | 2011-01-30 | 2012-08-01 | 上海康威特吉能源技术有限公司 | 一种交错并联并网逆变器及其控制方法 |
| CN102882228A (zh) * | 2012-09-13 | 2013-01-16 | 燕山大学 | 一种单相非隔离型光伏并网逆变器 |
| CN103401267A (zh) * | 2013-07-17 | 2013-11-20 | 天津大学 | 一种小型风力发电机并网电路 |
-
2014
- 2014-01-24 CN CN201410035598.8A patent/CN103762880B/zh active Active
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105322811A (zh) * | 2014-07-22 | 2016-02-10 | 艾默生网络能源有限公司 | 一种功率变换电路及逆变器 |
| CN106505864A (zh) * | 2016-11-10 | 2017-03-15 | 易事特集团股份有限公司 | 太阳能电池阵列模拟器的控制方法和装置 |
| CN106505864B (zh) * | 2016-11-10 | 2019-03-15 | 易事特集团股份有限公司 | 太阳能电池阵列模拟器的控制方法和装置 |
| CN113852266A (zh) * | 2021-09-18 | 2021-12-28 | 河海大学 | 一种单相并网逆变器的全数字软开关控制电路 |
| CN113852266B (zh) * | 2021-09-18 | 2023-10-13 | 河海大学 | 一种单相并网逆变器的全数字软开关控制电路 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103762880B (zh) | 2016-06-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102916437B (zh) | 一种并网变流器软并网方法 | |
| CN105162350B (zh) | 一种高效率宽负载范围的三相微逆变器及其控制方法 | |
| CN102437772B (zh) | 高频脉冲交流环节逆变器的双极性调制控制装置 | |
| CN104467434B (zh) | 一种用于双主动全桥直流变换器的暂态移相控制方法 | |
| CN104135034B (zh) | 基于lc滤波的单相光伏并网逆变器网压解耦控制方法 | |
| CN102522910B (zh) | 用于三相并网逆变器的混合式svpwm控制方法 | |
| CN202535290U (zh) | 一种光伏逆变电路 | |
| CN101867291A (zh) | 户用太阳能光伏逆变器 | |
| CN103647470B (zh) | 一种基于重复控制的三相npc光伏并网逆变器 | |
| CN204615631U (zh) | 一种功率因数校正电路的母线电压纹波补偿控制电路 | |
| CN102158107B (zh) | 单级单相大升压比电流型逆变器 | |
| CN107196491B (zh) | 一种双buck并网逆变器半周期电流畸变抑制系统及其方法 | |
| CN102223101A (zh) | 双降压全桥并网逆变器的控制方法 | |
| CN103683313A (zh) | 一种采用混合型功率器件的光伏逆变器 | |
| CN102857132B (zh) | 交错并联反激光伏逆变装置 | |
| CN204578389U (zh) | 大功率脉冲沿时间可调节交直流电源 | |
| CN105978388A (zh) | 一种可抑制漏电流单相升降压型光伏逆变器及其控制方法 | |
| CN101567573B (zh) | 一种不间断电源及其控制方法 | |
| CN105703652A (zh) | 对高频隔离dc/ac逆变器电路的控制方法和电路 | |
| CN103259282A (zh) | 一种非隔离型及隔离型光伏并网逆变器软并网方法 | |
| CN103051241A (zh) | 自环流三相双降压ac/dc变流器 | |
| CN103762880A (zh) | 单相全桥交错并联光伏并网逆变器 | |
| CN104539181A (zh) | 基于llc谐振变换的微型光伏并网逆变器 | |
| CN205304268U (zh) | 一种交错并联型光伏并网逆变器 | |
| Chowdhury et al. | Design of a single stage grid-connected buck-boost photovoltaic inverter for residential application |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20190703 Address after: 150000 Heilongjiang Harbin Dalian economic and Trade Zone, the North Road and Xingkai Road intersection Patentee after: HIT ROBOT GROUP Co.,Ltd. Address before: 150001 No. 92 West straight street, Nangang District, Heilongjiang, Harbin Patentee before: Harbin Institute of Technology |
|
| PP01 | Preservation of patent right | ||
| PP01 | Preservation of patent right |
Effective date of registration: 20240626 Granted publication date: 20160629 |