CN103928945A - 一种无变压器的光伏并网系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无变压器的光伏并网系统，包括：Boost电路、共模电感、逆变电路、电流检测模块、和控制器；Boost电路将光伏极板输出的直流电进行升压；共模电感，连接于Boost电路和光伏并网逆变电路之间，用于对Boost电路输出的电压进行共模滤波；逆变电路将共模电感输出的直流电压逆变为交流电；电流检测模块检测Boost电路输出端，共模电感之前的共模电流；控制器向共模电感中注入与共模电流大小相等，方向相反的电流。去掉了隔离变压器，为了降低共模电流，检测共模电流，注入相反方向的共模电流来抵消或降低共模电流，避免没有隔离变压器而使系统中的共模电流干扰增大。减小了系统的体积，降低了成本。

Description

一种无变压器的光伏并网系统

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种无变压器的光伏并网系统。

背景技术

随着光伏产业的发展，作为核心设备的逆变电路已经越来越被重视。

光伏发电的直流电需要经过光伏并网逆变电路逆变为交流电然后并到电网上。因此，光伏并网逆变电路的工作效率以及成本直接决定了光伏并网系统的工作效率和成本。

现有技术中的中型功率(大于30kW)以上的光伏并网逆变电路都采用自带隔离变压器或外加隔离变压器后再接入国家公共电网(380V或更高电压)。参见图1所示。

PV1-PVn为光伏发电极板，光伏发电极板输出的是直流电。

Boost升压电路100，用于将直流电进行升压后发送给逆变电路200；

逆变电路200，用于将升压后的直流电逆变为交流电；

隔离变压器T，用于对交流电进行隔离后并入国家公共电网。

下面介绍隔离变压器T在整个光伏并网系统中的作用。

由于光伏并网系统和大地之间存在寄生电容，当寄生电容-光伏并网系统-电网三者之间形成回路时，共模电压将会在该回路形成共模电流。

如果想减小该共模电流有两个办法，一种是减小共模电压，另一种是提高光伏并网系统与电网之间的阻抗。

而现有技术中在光伏并网系统中设置隔离变压器T就是为了提高光伏并网系统与电网之间的阻抗，进而来减小共模电流。

但是，这种带有隔离变压器的光伏并网逆变电路使光伏并网系统变得很复杂，结构庞大，成本较高，并且逆变电路的工作总效率也无法进一步提高。

因此，本领域技术人员需要提供一种光伏并网逆变电路，在并网时不需要隔离变压器，使光伏并网系统变得简单，成本得到降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种无变压器的光伏并网系统，能够使光伏并网系统变得简单，成本降低。

本发明实施例提供一种无变压器的光伏并网系统，包括：Boost电路、共模电感、逆变电路、电流检测模块、和控制器；

所述Boost电路，用于将光伏极板输出的直流电进行升压；

所述共模电感，连接于所述Boost电路和光伏并网逆变电路之间，用于对所述Boost电路输出的电压进行共模滤波；

所述逆变电路，用于将所述共模电感输出的直流电压逆变为交流电；

所述电流检测模块，用于检测所述Boost电路输出端，所述共模电感之前的共模电流；

所述控制器，用于向所述共模电感中注入与所述共模电流大小相等，方向相反的电流。

优选地，所述电流检测模块为电流传感器，所述电流传感器套设在所述Boost电路输出端的正负两端。

优选地，还包括第三绕组，所述第三绕组与所述共模电感中的第一绕组和第二绕组共铁芯，所述控制器，用于向所述第三绕组中注入与所述共模电流大小相等，方向相反的电流。

优选地，所述电流传感器为漏电流传感器。

优选地，还包括共模电流驱动模块，用于将所述控制器输出的控制信号进行驱动形成与所述共模电流大小相等，方向相反的电流输送给所述第三绕组。

优选地，所述共模电流驱动模块为电机驱动芯片。

优选地，还包括接触器，所述接触器的一端连接在所述PV极板的输出端，所述接触器的另一端连接在所述Boost电路的输出端；

所述控制器，用于判断所述PV极板的输出电压高于第一设定电压时，控制所述接触器闭合；判断所述PV极板的输出电压位于第一设定电压区间时，控制所述接触器断开。

优选地，所述第一设定电压为640V。

优选地，所述第一设定电压区间为：450V-640V。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明实施例中去掉了隔离变压器，为了降低共模电流，通过检测共模电流，从而注入相反方向的共模电流来抵消或降低共模电流，这样可以避免没有隔离变压器而使系统中的共模电流干扰增大。由于本系统中没有隔离变压器，因此减小了系统的体积，降低了成本，使整个光伏并网系统的工作效率得到一定程度的提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中带有隔离变压器的光伏并网系统示意图；

图2是本发明提供的无变压器的光伏并网系统实施例一示意图；

图3是本发明提供的无变压器的光伏并网系统实施例二示意图；

图4是本发明提供的无变压器的光伏并网系统实施例三示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

实施例一：

参见图2，该图为本发明提供的无变压器的光伏并网系统实施例一示意图。

本实施例提供一种无变压器的光伏并网系统，包括：Boost电路100、共模电感LCM、逆变电路200、电流检测模块300和控制器400；

需要说明的是，本发明实施例提供的光伏并网系统不包括隔离变压器，只包括Boost电路100和光伏并网逆变电路200这两级电路。

所述Boost电路100，用于将光伏极板输出的直流电进行升压；

需要说明的是，本发明实施例提供的Boost电路100不是一直处于工作状态，当光伏极板输出电压高于第一设定电压时，该电压已经满足要求，可以直接输出给光伏并网逆变电路200，不需要Boost电路100进行升压。

当光伏极板输出的电压位于第一设定电压区间时，才需要Boost电路100进行工作，将光伏极板输出的电压进行升压后输出给逆变电路。

可以理解的是，所述第一设定电压可以根据需要设置，例如优选地可以设置为640V。

所述第一设定电压区间也可以根据实际需要来设置，例如，可以设置为450V-640V，即当光伏极板输出电压大于450V，小于640V时，Boost电路工作，将光伏极板输出的电压升压到630V输出给光伏并网逆变电路200。

所述共模电感LCM，连接于所述Boost电路100和光伏并网逆变电路200之间，用于对所述Boost电路100输出的电压进行共模滤波；

所述光伏并网逆变电路200，用于将所述共模电感LCM输出的直流电压逆变为交流电；

所述电流检测模块300，用于检测所述Boost电路100输出端，所述共模电感LCM之前的共模电流；

所述控制器400，用于向所述共模电感LCM中注入与所述共模电流大小相等，方向相反的电流。

现有技术中是通过隔离变压器加大电网与光伏并网系统的阻抗，而本发明实施例中去掉了隔离变压器，为了降低共模电流，通过检测共模电流，从而注入相反方向的共模电流来抵消或降低共模电流，这样可以避免没有隔离变压器而使系统中的共模电流干扰增大。由于本系统中没有隔离变压器，因此减小了系统的体积，降低了成本，使整个光伏并网系统的工作效率得到一定程度的提高。

实施例二：

参见图3，该图为本发明提供的无变压器的光伏并网系统实施例二示意图。

需要说明的是，本实施例中，所述电流检测模块300可以由电流传感器来实现，所述电流传感器套设在所述Boost电路100输出端的正负两端。

本实施例中还包括第三绕组L3，所述第三绕组L3与所述共模电感LCM中的第一绕组L1和第二绕组L2共铁芯，所述控制器400，用于向所述第三绕组L3中注入与所述共模电流大小相等，方向相反的电流。

这样在L3中注入的电流在L3上形成共模电压，该共模电压与共模电感LCM中的共模电压可以互相抵消，以此来抑制共模电流的干扰。

通过在共模电感LCM上增加一个第三绕组便可以实现共模电流的抑制，实现起来比较容易，控制也方便。

可以理解的是，所述电流传感器可以为漏电流传感器。

本实施例中，还包括共模电流驱动模块500，用于将所述控制器400输出的控制信号进行驱动形成与所述共模电流大小相等，方向相反的电流输送给所述第三绕组L3。

可以理解的是，控制器400输出的信号一般为弱电信号，因此需要共模电流驱动模块500将控制器400输出的弱电信号进行放大以后输出给L3。

需要说明的是，本实施例中的共模电流驱动模块500可以由电机驱动芯片来实现。

可以理解的是，除了利用电机驱动芯片以外，也可以利用其他具有相同功能的芯片来实现，在此不再一一举例说明。

实施例三：

参见图4，该图为本发明提供的无变压器的光伏并网系统实施例三示意图。

下面结合附图详细介绍Boost电路的工作方式。

本实施例中，还包括接触器600，所述接触器600的一端连接在所述PV极板的输出端，所述接触器600的另一端连接在所述Boost电路的输出端；

本发明实施例提供的Boost电路100不是一直处于工作状态，当光伏极板输出电压高于第一设定电压时，不需要Boost电路100进行升压。

当光伏极板输出的电压位于第一设定电压区间时，才需要Boost电路100进行工作，将光伏极板输出的电压进行升压后输出给逆变电路。

控制器400根据PV极板的输出电压来控制接触器600的开关状态。

当PV极板的输出电压高于第一设定电压时，控制器400控制所述接触器600闭合，PV极板输出的电压直接给了逆变电路200，不需要Boost电路100来进行升压，即此时Boost电路100是退出工作的。

当PV极板的输出电压位于第一设定电压区间时，控制器400控制接触器600断开，此时，Boost电路100进行升压工作，Boost电路100将PV极板的输出电压进行升压后才输出给逆变电路200。

本发明以上实施例提供的无隔离变压器的光伏并网系统，去掉了隔离变压器，为了降低共模电流，通过检测共模电流，向共模电感中注入与所述共模电流大小相等，反正相反的电流，从而来抑制共模电流产生的共模电压的干扰。直接在共模电感上增加一个第三绕组，向该第三绕组中注入所述电流即可。并且结构和控制上均很容易实现。既减小了整个系统的体积，降低了成本，又抑制了共模电流，保证共模电流在要求的范围之内。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种无变压器的光伏并网系统，其特征在于，包括：Boost电路、共模电感、逆变电路、电流检测模块、和控制器；

所述Boost电路，用于将光伏极板输出的直流电进行升压；

所述共模电感，连接于所述Boost电路和光伏并网逆变电路之间，用于对所述Boost电路输出的电压进行共模滤波；

所述逆变电路，用于将所述共模电感输出的直流电压逆变为交流电；

所述电流检测模块，用于检测所述Boost电路输出端，所述共模电感之前的共模电流；

所述控制器，用于向所述共模电感中注入与所述共模电流大小相等，方向相反的电流。

2.根据权利要求1所述的无变压器的光伏并网系统，其特征在于，所述电流检测模块为电流传感器，所述电流传感器套设在所述Boost电路输出端的正负两端。

3.根据权利要求1所述的无变压器的光伏并网系统，其特征在于，还包括第三绕组，所述第三绕组与所述共模电感中的第一绕组和第二绕组共铁芯，所述控制器，用于向所述第三绕组中注入与所述共模电流大小相等，方向相反的电流。

4.根据权利要求2所述的无变压器的光伏并网系统，其特征在于，所述电流传感器为漏电流传感器。

5.根据权利要求1所述的无变压器的光伏并网系统，其特征在于，还包括共模电流驱动模块，用于将所述控制器输出的控制信号进行驱动形成与所述共模电流大小相等，方向相反的电流输送给所述第三绕组。

6.根据权利要求5所述的无变压器的光伏并网系统，其特征在于，所述共模电流驱动模块为电机驱动芯片。

7.根据权利要求1所述的无变压器的光伏并网系统，其特征在于，还包括接触器，所述接触器的一端连接在所述PV极板的输出端，所述接触器的另一端连接在所述Boost电路的输出端；

所述控制器，用于判断所述PV极板的输出电压高于第一设定电压时，控制所述接触器闭合；判断所述PV极板的输出电压位于第一设定电压区间时，控制所述接触器断开。

8.根据权利要求7所述的无变压器的光伏并网系统，其特征在于，所述第一设定电压为640V。

9.根据权利要求7所述的无变压器的光伏并网系统，其特征在于，所述第一设定电压区间为：450V-640V。