CN104638971A - 一种光伏并网逆变器及其控制方法 - Google Patents
一种光伏并网逆变器及其控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104638971A CN104638971A CN201510078844.2A CN201510078844A CN104638971A CN 104638971 A CN104638971 A CN 104638971A CN 201510078844 A CN201510078844 A CN 201510078844A CN 104638971 A CN104638971 A CN 104638971A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- power switch
- switch pipe
- link
- power
- emitter
- 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 title claims abstract description 13
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 23
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 12
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H02J3/383—
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
-
- 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
Abstract
本发明公开了一种光伏并网逆变器,包括第一直流母线电容支路、第二直流母线电容支路、升压变换电路、直流旁路支路、全桥逆变电路和交流滤波电路;所述第一直流母线电容支路、升压变换电路、第二直流母线电容支路、全桥逆变电路和交流滤波电路依次连接,所述第一直流母线电容支路的输入端外接光伏组件串,所述交流滤波电路的输出端外接电网,所述第一直流母线电容支路的输入端与全桥逆变电路的输出端之间并接有直流旁路支路;同时也公开了其控制方法。本发明引入直流旁路支路,解决了现有技术的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种光伏并网逆变器及其控制方法,属于电力电子变换器技术领域。
背景技术
由于太阳能的可再生性及清洁性,光伏并网发电技术得以迅猛发展。光伏组件串的输出直流电压通常低于交流电网电压峰值,故需要经过一级升压电路再接入逆变器实现并网运行,如图1所示。但是,交流电网电压瞬时绝对值低于光伏组件串的输出直流电压时,光伏组件输出的电能仍需通过升压电路变换,故文献“K.Orgura,T.Nishida,E.Hiraki,M.Nakaoka,and S.Nagai.Time-sharingboost chooper cascaded dual mode single-phase sinewave inverter for solarphotovoltaic power generation system.IEEE PESC 2004,pp.4763-4767”提出当光伏组件串输出电压低于电网电压瞬时值的绝对值时,使得升压变换器和逆变器之间的直流母线电容电压与电网电压瞬时值的绝对值相等;而当光伏组件串输出电压高于电网电压瞬时值的绝对值时,升压电路不工作。但是,这种控制方法限制了直流母线电容的容量,故直流母线电容的电压脉动较大,且控制较为复杂,不易实现。
因此,有必要研究出一种高效的光伏并网逆变器及其控制方法。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种光伏并网逆变器及其控制方法。
为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:
一种光伏并网逆变器,包括第一直流母线电容支路、第二直流母线电容支路、升压变换电路、直流旁路支路、全桥逆变电路和交流滤波电路;所述第一直流母线电容支路、升压变换电路、第二直流母线电容支路、全桥逆变电路和交流滤波电路依次连接,所述第一直流母线电容支路的输入端外接光伏组件串,所述交流滤波电路的输出端外接电网,所述第一直流母线电容支路的输入端与全桥逆变电路的输出端之间并接有直流旁路支路。
所述第一直流母线电容支路包括第一直流母线电容;所述第一直流母线电容的正极和负极分别与光伏组件串的正输出端和负输出端连接;所述升压变换电路包括储能电感、第一功率开关管和第一功率二极管;所述储能电感的一端与第一直流母线电容的正极连接,另一端分别与第一功率开关管的集电极和第一功率二极管的阳极连接,所述第一功率开关管的发射极与第一直流母线电容的负极连接;所述第二直流母线电容支路包括第二直流母线电容;所述第二直流母线电容的正极与第一功率二极管的阴极连接,所述第二直流母线电容的负极与第一直流母线电容的负极连接;所述全桥逆变电路包括第四功率开关管、第五功率开关管、第六功率开关管和第七功率开关管;所述第四功率开关管的发射极与第五功率开关管的集电极连接,所述第六功率开关管的发射极和第七功率开关管的集电极连接,所述第四功率开关管和第六功率开关管的集电极均与第二直流母线电容的正极连接,所述第五功率开关管和第七功率开关管的发射极均与第二直流母线电容的负极连接;所述交流滤波电路包括第一滤波电感、第二滤波电感和滤波电容;所述第一滤波电感的一端与第四功率开关管的发射极连接,另一端与滤波电容的一端连接,所述滤波电容的另一端与第二滤波电感的一端连接,所述第二滤波电感的另一端与第六功率开关管的发射极连接,所述滤波电容的两端外接电网;所述直流旁路支路具有第一连接端、第二连接端和第三连接端,所述第二连接端和第三连接端为直流旁路支路的输出端,所述第一连接端为直流旁路支路的输入端;所述第一连接端与第一直流母线电容的正极连接,所述第二连接端与第四功率开关管的发射极连接,所述第三连接端与第六功率开关管的发射极连接。
所述直流旁路支路包括第二功率二极管、第二功率开关管和第三功率开关管,所述第二功率二极管的阳极与第一连接端连接,阴极分别与第二功率开关管和第三功率开关管的集电极连接,所述第二功率开关管的发射极与第二连接端连接,所述第三功率开关管的发射极与第三连接端连接。
所述直流旁路支路包括第三功率二极管、第四功率二极管、第二功率开关管和第三功率开关管,所述第三功率二极管和第四功率二极管的阳极均与第一连接端连接,所述第三功率二极管的阴极与第二功率开关管的集电极连接,所述第二功率开关管的发射极与第二连接端连接,所述第四功率二极管的阴极与第三功率开关管的集电极连接,所述第三功率开关管的发射极与第三连接端连接。
所述第一直流母线电容支路包括第一直流母线电容;所述第一直流母线电容的正极和负极分别与光伏组件串的正输出端和负输出端连接;所述升压变换电路包括储能电感、第一功率开关管和第一功率二极管;所述储能电感的一端与第一直流母线电容的负极连接,另一端分别与第一功率开关管的发射极和第一功率二极管的阴极连接,所述第一功率开关管的集电极与第一直流母线电容的正极连接;所述第二直流母线电容支路包括第二直流母线电容;所述第二直流母线电容的正极与第一功率开关管的集电极连接,所述第二直流母线电容的负极与第一功率二极管的阳极连接;所述全桥逆变电路包括第四功率开关管、第五功率开关管、第六功率开关管和第七功率开关管;所述第四功率开关管的发射极与第五功率开关管的集电极连接,所述第六功率开关管的发射极和第七功率开关管的集电极连接,所述第四功率开关管和第六功率开关管的集电极均与第二直流母线电容的正极连接,所述第五功率开关管和第七功率开关管的发射极均与第二直流母线电容的负极连接;所述交流滤波电路包括第一滤波电感、第二滤波电感和滤波电容;所述第一滤波电感的一端与第四功率开关管的发射极连接,另一端与滤波电容的一端连接,所述滤波电容的另一端与第二滤波电感的一端连接,所述第二滤波电感的另一端与第六功率开关管的发射极连接,所述滤波电容的两端外接电网;所述直流旁路支路具有第一连接端、第二连接端和第三连接端,所述第二连接端和第三连接端为直流旁路支路的输出端,所述第一连接端为直流旁路支路的输入端;所述第一连接端与第一直流母线电容的负极连接,所述第二连接端与第六功率开关管的发射极连接,所述第三连接端与第四功率开关管的发射极连接。
所述直流旁路支路包括第二功率二极管、第二功率开关管和第三功率开关管,所述第二功率二极管的阴极与第一连接端连接,阳极分别与第二功率开关管和第三功率开关管的发射极连接,所述第二功率开关管的集电极与第二连接端连接,所述第三功率开关管的集电极与第三连接端连接。
所述直流旁路支路包括第三功率二极管、第四功率二极管、第二功率开关管和第三功率开关管,所述第三功率二极管和第四功率二极管的阴极均与第一连接端连接,所述第三功率二极管的阳极与第二功率开关管的发射极连接,所述第二功率开关管的集电极与第二连接端连接,所述第四功率二极管的阳极与第三功率开关管的发射极连接,所述第三功率开关管的集电极与第三连接端连接。
所述升压变换电路为非隔离升压变换电路。
一种光伏并网逆变器的控制方法,若光伏组件串输出电压高于电网电压瞬时值的绝对值,全桥逆变电路的输出端电压在零和光伏组件串输出电压之间高频变化,变化频率等于全桥逆变电路的开关频率;若光伏组件串输出电压低于电网电压瞬时值的绝对值,全桥逆变电路的输出端电压在第二直流母线电容电压和光伏组件串输出电压之间高频变化,变化频率等于全桥逆变电路的开关频率。
本发明所达到的有益效果:1、本发明引入直流旁路支路,当光伏组件串输出电压高于电网电压瞬时绝对值,升压变换电路不工作,故减少了功率变换级数,可有效提高变换器的效率;2、本发明引入直流旁路支路,当光伏组件串电压高于电网电压瞬时绝对值,并网逆变器桥臂的输出电压在光伏组件串电压和零之间高频变化;当光伏组件串电压低于电网电压瞬时绝对值,并网逆变器桥臂的输出电压在光伏组件串电压和并网逆变器直流母线电压之间高频变化;因此,降低了并网逆变器桥臂的输出电压变化幅值,有利于减小滤波电感值,提高功率密度;3、本发明通过引入直流旁路支路,光伏并网逆变器无需直流分压电容即具有多电平电路的特点。
附图说明
图1为传统的两级式光伏并网逆变器电路结构图。
图2为本发明的光伏并网逆变器的电路结构图。
图3为本发明的光伏并网逆变器电路拓扑实施例一。
图4为实施例一中直流旁路支路拓扑实施例一。
图5为实施例一中直流旁路支路拓扑实施例二。
图6为实施例一的驱动原理波形。
图7为本发明的光伏并网逆变器电路拓扑实施例二。
图8为实施例二中直流旁路支路拓扑实施例一。
图9为实施例二中直流旁路支路拓扑实施例二。
图10为实施例二的驱动原理波形。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图2所示,一种光伏并网逆变器,包括第一直流母线电容支路4、第二直流母线电容支路5、升压变换电路1、直流旁路支路2、全桥逆变电路31和交流滤波电路32。第一直流母线电容支路4、升压变换电路1、第二直流母线电容支路5、全桥逆变电路31和交流滤波电路32依次连接,第一直流母线电容支路4的输入端外接光伏组件串UPV,交流滤波电路32的输出端外接电网ug,第一直流母线电容支路4的输入端与全桥逆变电路31的输出端之间并接有直流旁路支路2。
如图3所示,是光伏并网逆变器电路拓扑实施例一,具体结构如下。
第一直流母线电容支路4包括第一直流母线电容Cdc1。第一直流母线电容Cdc1的正极和负极分别与光伏组件串UPV的正输出端和负输出端连接。
升压变换电路1包括储能电感LB、第一功率开关管S1和第一功率二极管D1。储能电感LB的一端与第一直流母线电容Cdc1的正极连接,另一端分别与第一功率开关管S1的集电极和第一功率二极管D1的阳极连接,第一功率开关管S1的发射极与第一直流母线电容Cdc1的负极连接。
第二直流母线电容支路5包括第二直流母线电容Cdc2。第二直流母线电容Cdc2的正极与第一功率二极管D1的阴极连接,第二直流母线电容Cdc2的负极与第一直流母线电容Cdc1的负极连接。
全桥逆变电路31包括第四功率开关管S4、第五功率开关管S5、第六功率开关管S6和第七功率开关管S7。第四功率开关管S4的发射极与第五功率开关管S5的集电极连接,第六功率开关管S6的发射极和第七功率开关管S7的集电极连接,第四功率开关管S4和第六功率开关管S6的集电极均与第二直流母线电容Cdc2的正极连接,第五功率开关管S5和第七功率开关管S7的发射极均与第二直流母线电容Cdc2的负极连接。
交流滤波电路32包括第一滤波电感Lf1、第二滤波电感Lf2和滤波电容Cf。第一滤波电感Lf1的一端与第四功率开关管S4的发射极连接,另一端与滤波电容Cf的一端连接,滤波电容Cf的另一端与第二滤波电感Lf2的一端连接,第二滤波电感Lf2的另一端与第六功率开关管S6的发射极连接,滤波电容Cf的两端外接电网ug;
直流旁路支路2具有第一连接端、第二连接端和第三连接端,第二连接端和第三连接端为直流旁路支路2的输出端,第一连接端为直流旁路支路2的输入端。第一连接端与第一直流母线电容Cdc1的正极连接,第二连接端与第四功率开关管S4的发射极连接,第三连接端与第六功率开关管S6的发射极连接。
上述直流旁路支路2具有以下两种结构,具体如下。
第一种结构如图4所示:直流旁路支路2包括第二功率二极管D2、第二功率开关管S2和第三功率开关管S3,第二功率二极管D2的阳极与第一连接端连接,阴极分别与第二功率开关管S2和第三功率开关管S3的集电极连接,第二功率开关管S2的发射极与第二连接端连接,第三功率开关管S3的发射极与第三连接端连接。
第二种结构如图5所示:直流旁路支路2包括第三功率二极管D3、第四功率二极管D4、第二功率开关管S2和第三功率开关管S3,第三功率二极管D3和第四功率二极管D4的阳极均与第一连接端连接,第三功率二极管D3的阴极与第二功率开关管S2的集电极连接,第二功率开关管S2的发射极与第二连接端连接,第四功率二极管D4的阴极与第三功率开关管S3的集电极连接,第三功率开关管S3的发射极与第三连接端连接。
实施例一所述的光伏并网逆变器,采用第一种结构的直流旁路支路2,其包含六种工作模态:
模态一:全桥逆变电路31中的第四功率开关管S4和第七功率开关管S7开通,全桥逆变电路31中的其它开关管关断,进网电流依次流过第四功率开关管S4、第一滤波电感Lf1、电网ug、第二滤波电感Lf2、第七功率开关管S7;全桥逆变电路31输出的桥臂电压为第二直流母线电容Cdc2电压;
模态二:直流旁路支路2中第二功率开关管S2开通,第三功率开关管S3关断,全桥逆变电路31中的第七功率开关管S7开通,全桥逆变电路31中的其它开关管关断,进网电流依次流过第二功率二极管D2、第二功率开关管S2、第一滤波电感Lf1、电网ug、第二滤波电感Lf2、第七功率开关管S7;全桥逆变电路输出的桥臂电压为光伏组件串UPV电压;
模态三:全桥逆变电路31中的第七功率开关管S7开通,全桥逆变电路31中的其它开关管关断,进网电流依次流过第五功率开关管S5的反并联二极管、第一滤波电感Lf1、电网ug、第二滤波电感Lf2、第七功率开关管S7;全桥逆变电路31输出的桥臂电压为零;
模态四:全桥逆变电路31中的第五功率开关管S5、第六功率开关管S6开通,全桥逆变电路31中的其它开关管关断,进网电流依次流过第六功率开关管S6、第二滤波电感Lf2、电网ug、第一滤波电感Lf1、第五功率开关管S5;全桥逆变电路31输出的桥臂电压为负的第二直流母线电容Cdc2电压;
模态五:直流旁路支路2中第三功率开关管S3开通,第二功率开关管S2关断,全桥逆变电路31中的第五功率开关管S5开通,全桥逆变电路31中的其它开关管关断,进网电流依次流过第二功率二极管D2、第三功率开关管S3、第二滤波电感Lf2、电网ug、第一滤波电感Lf1、第五功率开关管S5;全桥逆变电路31输出的桥臂电压为负的光伏组件串UPV电压;
模态六:全桥逆变电路31中的第五功率开关管S5开通,全桥逆变电路31中的其它开关管关断,进网电流依次流过第七功率开关管S7的反并联二极管、第二滤波电感Lf2、电网ug、第一滤波电感Lf1、第五功率开关管S5;全桥逆变电路31输出的桥臂电压为零。
实施例一所述的光伏并网逆变器,采用第二种结构的直流旁路支路2,也包含六种工作模态,其过程与上述六种模态类似,很容易推导出,这里不做详细叙述。
如图6所示,为实施例一的驱动原理波形。图中ugs2至ugs7表示第二至第七功率开关管S2~S7的驱动电压,ust1和ust2分别表示第一和第二载波信号,ust1和ust2的相位相差180度,ue表示调制波信号。
电网ug电压正半周,光伏组件串UPV输出电压低于电网ug电压瞬时值的绝对值时,第二功率开关管S2与第七功率开关管S7的驱动信号相同,均为高电平,第四功率开关管S4的驱动信号按单极性SPWM方式高频动作,其它功率开关管驱动信号均为低电平;
电网ug电压正半周,光伏组件串UPV输出电压高于电网ug电压瞬时值的绝对值时,第七功率开关管S7的驱动信号为高电平,第二功率开关管S2的驱动信号按单极性SPWM方式高频动作,其它功率开关管驱动信号均为低电平;
电网ug电压负半周,光伏组件串UPV输出电压低于电网ug电压瞬时值的绝对值时,第三功率开关管S3与第六功率开关管S6的驱动信号相同,均为高电平,第五功率开关管S5的驱动信号按单极性SPWM方式高频动作,其它功率开关管驱动信号均为低电平;
电网ug电压负半周,光伏组件串UPV输出电压高于电网ug电压瞬时值的绝对值时,第六功率开关管S6的驱动信号为高电平,第三功率开关管S3的驱动信号按单极性SPWM方式高频动作,其它功率开关管驱动信号均为低电平。
如图7所示,是光伏并网逆变器电路拓扑实施例二,具体结构如下。
所述第一直流母线电容支路4包括第一直流母线电容Cdc1。第一直流母线电容Cdc1的正极和负极分别与光伏组件串UPV的正输出端和负输出端连接。
升压变换电路1包括储能电感LB、第一功率开关管S1和第一功率二极管D1。储能电感LB的一端与第一直流母线电容Cdc1的负极连接,另一端分别与第一功率开关管S1的发射极和第一功率二极管D1的阴极连接,第一功率开关管S1的集电极与第一直流母线电容Cdc1的正极连接。
第二直流母线电容支路5包括第二直流母线电容Cdc2。第二直流母线电容Cdc2的正极与第一功率开关管S1的集电极连接,第二直流母线电容Cdc2的负极与第一功率二极管D1的阳极连接。
全桥逆变电路31包括第四功率开关管S4、第五功率开关管S5、第六功率开关管S6和第七功率开关管S7。第四功率开关管S4的发射极与第五功率开关管S5的集电极连接,第六功率开关管S6的发射极和第七功率开关管S7的集电极连接,第四功率开关管S4和第六功率开关管S6的集电极均与第二直流母线电容Cdc2的正极连接,第五功率开关管S5和第七功率开关管S7的发射极均与第二直流母线电容Cdc2的负极连接。
交流滤波电路32包括第一滤波电感Lf1、第二滤波电感Lf2和滤波电容Cf。第一滤波电感Lf1的一端与第四功率开关管S4的发射极连接,另一端与滤波电容Cf的一端连接,滤波电容Cf的另一端与第二滤波电感Lf2的一端连接,第二滤波电感Lf2的另一端与第六功率开关管S6的发射极连接,滤波电容Cf的两端外接电网ug。
直流旁路支路2具有第一连接端、第二连接端和第三连接端,第二连接端和第三连接端为直流旁路支路2的输出端,第一连接端为直流旁路支路2的输入端;第一连接端与第一直流母线电容Cdc1的负极连接,第二连接端与第六功率开关管S6的发射极连接,第三连接端与第四功率开关管S4的发射极连接。
上述直流旁路支路2也具有以下两种结构,具体如下。
第一种结构如图8所示:直流旁路支路2包括第二功率二极管D2、第二功率开关管S2和第三功率开关管S3,第二功率二极管D2的阴极与第一连接端连接,阳极分别与第二功率开关管S2和第三功率开关管S3的发射极连接,第二功率开关管S2的集电极与第二连接端连接,第三功率开关管S3的集电极与第三连接端连接。
第二种结构如图9所示:直流旁路支路2包括第三功率二极管D3、第四功率二极管D4、第二功率开关管S2和第三功率开关管S3,第三功率二极管D3和第四功率二极管D4的阴极均与第一连接端连接,第三功率二极管D3的阳极与第二功率开关管S2的发射极连接,第二功率开关管S2的集电极与第二连接端连接,第四功率二极管D4的阳极与第三功率开关管S3的发射极连接,第三功率开关管S3的集电极与第三连接端连接。
实施例二所述的光伏并网逆变器,采用第一种结构的直流旁路支路2,其包含六种工作模态:
模态一:全桥逆变电路31中的第四功率开关管S4和第七功率开关管S7开通,全桥逆变电路31中的其它开关管关断,进网电流依次流过第四功率开关管S4、第一滤波电感Lf1、电网ug、第二滤波电感Lf2、第七功率开关管S7;全桥逆变电路31输出的桥臂电压为第二直流母线电容Cdc2电压;
模态二:直流旁路支路2中第二功率开关管S2开通,第三功率开关管S3关断,全桥逆变电路31中的第四功率开关管S4开通,全桥逆变电路31中的其它开关管关断,进网电流依次流过第四功率开关管S4、第一滤波电感Lf1、电网ug、第二滤波电感Lf2、第二功率开关管S2、第二功率二极管D2;全桥逆变电路输出的桥臂电压为光伏组件串UPV电压;
模态三:全桥逆变电路31中的第四功率开关管S4开通,全桥逆变电路31中的其它开关管关断,进网电流依次流过第四功率开关管S4、第一滤波电感Lf1、电网ug、第二滤波电感Lf2、第六功率开关管S6的反并联二极管;全桥逆变电路31输出的桥臂电压为零;
模态四:全桥逆变电路31中的第五功率开关管S5、第六功率开关管S6开通,全桥逆变电路31中的其它开关管关断,进网电流依次流过第六功率开关管S6、第二滤波电感Lf2、电网ug、第一滤波电感Lf1、第五功率开关管S5;全桥逆变电路31输出的桥臂电压为负的第二直流母线电容Cdc2电压;
模态五:直流旁路支路2中第三功率开关管S3开通,第二功率开关管S2关断,全桥逆变电路31中的第六功率开关管S6开通,全桥逆变电路31中的其它开关管关断,进网电流依次流过第六功率开关管S6、第二滤波电感Lf2、电网ug、第一滤波电感Lf1、第三功率开关管S3、第二功率二极管D2;全桥逆变电路31输出的桥臂电压为负的光伏组件串UPV电压;
模态六:全桥逆变电路31中的第六功率开关管S6开通,全桥逆变电路31中的其它开关管关断,进网电流依次流过第六功率开关管S6、第二滤波电感Lf2、电网ug、第一滤波电感Lf1、第四功率开关管S4的反并联二极管;全桥逆变电路31输出的桥臂电压为零。
实施例二所述的光伏并网逆变器,采用第二种结构的直流旁路支路2,也包含六种工作模态,其过程与上述六种模态类似,很容易推导出,这里不做详细叙述。
如图10所示,为实施例二的驱动原理波形。图中ugs2至ugs7表示第二至第七功率开关管S2~S7的驱动电压,ust1和ust2分别表示第一和第二载波信号,ust1和ust2的相位相差180度,ue表示调制波信号。该波形与图6中的波形基本一致,这里也不详细叙述。
上述无论是实施例一还是实施例二,其中的升压变换电路1均为非隔离升压变换电路1,该升压变换电路1可以被配置成不同的拓扑结构。
上述光伏并网逆变器的控制方法:若光伏组件串UPV输出电压高于电网ug电压瞬时值的绝对值,全桥逆变电路31的输出端电压在零和光伏组件串UPV输出电压之间高频变化,变化频率等于全桥逆变电路31的开关频率;
若光伏组件串UPV输出电压低于电网ug电压瞬时值的绝对值,全桥逆变电路31的输出端电压在第二直流母线电容Cdc2电压和光伏组件串UPV输出电压之间高频变化,变化频率等于全桥逆变电路31的开关频率。
上述光伏并网逆变器引入直流旁路支路2,当光伏组件串UPV输出电压高于电网ug电压瞬时绝对值,升压变换电路不工作,故减少了功率变换级数,可有效提高变换器的效率;上述光伏并网逆变器引入直流旁路支路2,当光伏组件串UPV电压高于电网ug电压瞬时绝对值,并网逆变器桥臂的输出电压在光伏组件串UPV电压和零之间高频变化,当光伏组件串UPV电压低于电网ug电压瞬时绝对值,并网逆变器桥臂的输出电压在光伏组件串UPV电压和并网逆变器直流母线电压之间高频变化;因此,降低了并网逆变器桥臂的输出电压变化幅值,有利于减小滤波电感值,提高功率密度;上述光伏并网逆变器引入直流旁路支路2,无需直流分压电容即具有多电平电路的特点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种光伏并网逆变器,其特征在于:包括第一直流母线电容支路、第二直流母线电容支路、升压变换电路、直流旁路支路、全桥逆变电路和交流滤波电路;所述第一直流母线电容支路、升压变换电路、第二直流母线电容支路、全桥逆变电路和交流滤波电路依次连接,所述第一直流母线电容支路的输入端外接光伏组件串,所述交流滤波电路的输出端外接电网,所述第一直流母线电容支路的输入端与全桥逆变电路的输出端之间并接有直流旁路支路。
2.根据权利要求1所述的一种光伏并网逆变器,其特征在于:所述第一直流母线电容支路包括第一直流母线电容;
所述第一直流母线电容的正极和负极分别与光伏组件串的正输出端和负输出端连接;
所述升压变换电路包括储能电感、第一功率开关管和第一功率二极管;
所述储能电感的一端与第一直流母线电容的正极连接,另一端分别与第一功率开关管的集电极和第一功率二极管的阳极连接,所述第一功率开关管的发射极与第一直流母线电容的负极连接;
所述第二直流母线电容支路包括第二直流母线电容;
所述第二直流母线电容的正极与第一功率二极管的阴极连接,所述第二直流母线电容的负极与第一直流母线电容的负极连接;
所述全桥逆变电路包括第四功率开关管、第五功率开关管、第六功率开关管和第七功率开关管;
所述第四功率开关管的发射极与第五功率开关管的集电极连接,所述第六功率开关管的发射极和第七功率开关管的集电极连接,所述第四功率开关管和第六功率开关管的集电极均与第二直流母线电容的正极连接,所述第五功率开关管和第七功率开关管的发射极均与第二直流母线电容的负极连接;
所述交流滤波电路包括第一滤波电感、第二滤波电感和滤波电容;
所述第一滤波电感的一端与第四功率开关管的发射极连接,另一端与滤波电容的一端连接,所述滤波电容的另一端与第二滤波电感的一端连接,所述第二滤波电感的另一端与第六功率开关管的发射极连接,所述滤波电容的两端外接电网;
所述直流旁路支路具有第一连接端、第二连接端和第三连接端,所述第二连接端和第三连接端为直流旁路支路的输出端,所述第一连接端为直流旁路支路的输入端;
所述第一连接端与第一直流母线电容的正极连接,所述第二连接端与第四功率开关管的发射极连接,所述第三连接端与第六功率开关管的发射极连接。
3.根据权利要求2所述的一种光伏并网逆变器,其特征在于:所述直流旁路支路包括第二功率二极管、第二功率开关管和第三功率开关管,所述第二功率二极管的阳极与第一连接端连接,阴极分别与第二功率开关管和第三功率开关管的集电极连接,所述第二功率开关管的发射极与第二连接端连接,所述第三功率开关管的发射极与第三连接端连接。
4.根据权利要求2所述的一种光伏并网逆变器,其特征在于:所述直流旁路支路包括第三功率二极管、第四功率二极管、第二功率开关管和第三功率开关管,所述第三功率二极管和第四功率二极管的阳极均与第一连接端连接,所述第三功率二极管的阴极与第二功率开关管的集电极连接,所述第二功率开关管的发射极与第二连接端连接,所述第四功率二极管的阴极与第三功率开关管的集电极连接,所述第三功率开关管的发射极与第三连接端连接。
5.根据权利要求1所述的一种光伏并网逆变器,其特征在于:所述第一直流母线电容支路包括第一直流母线电容;;
所述第一直流母线电容的正极和负极分别与光伏组件串的正输出端和负输出端连接;
所述升压变换电路包括储能电感、第一功率开关管和第一功率二极管;
所述储能电感的一端与第一直流母线电容的负极连接,另一端分别与第一功率开关管的发射极和第一功率二极管的阴极连接,所述第一功率开关管的集电极与第一直流母线电容的正极连接;
所述第二直流母线电容支路包括第二直流母线电容;
所述第二直流母线电容的正极与第一功率开关管的集电极连接,所述第二直流母线电容的负极与第一功率二极管的阳极连接;
所述全桥逆变电路包括第四功率开关管、第五功率开关管、第六功率开关管和第七功率开关管;
所述第四功率开关管的发射极与第五功率开关管的集电极连接,所述第六功率开关管的发射极和第七功率开关管的集电极连接,所述第四功率开关管和第六功率开关管的集电极均与第二直流母线电容的正极连接,所述第五功率开关管和第七功率开关管的发射极均与第二直流母线电容的负极连接;
所述交流滤波电路包括第一滤波电感、第二滤波电感和滤波电容;
所述第一滤波电感的一端与第四功率开关管的发射极连接,另一端与滤波电容的一端连接,所述滤波电容的另一端与第二滤波电感的一端连接,所述第二滤波电感的另一端与第六功率开关管的发射极连接,所述滤波电容的两端外接电网;
所述直流旁路支路具有第一连接端、第二连接端和第三连接端,所述第二连接端和第三连接端为直流旁路支路的输出端,所述第一连接端为直流旁路支路的输入端;
所述第一连接端与第一直流母线电容的负极连接,所述第二连接端与第六功率开关管的发射极连接,所述第三连接端与第四功率开关管的发射极连接。
6.根据权利要求5所述的一种光伏并网逆变器,其特征在于:所述直流旁路支路包括第二功率二极管、第二功率开关管和第三功率开关管,所述第二功率二极管的阴极与第一连接端连接,阳极分别与第二功率开关管和第三功率开关管的发射极连接,所述第二功率开关管的集电极与第二连接端连接,所述第三功率开关管的集电极与第三连接端连接。
7.根据权利要求5所述的一种光伏并网逆变器,其特征在于:所述直流旁路支路包括第三功率二极管、第四功率二极管、第二功率开关管和第三功率开关管,所述第三功率二极管和第四功率二极管的阴极均与第一连接端连接,所述第三功率二极管的阳极与第二功率开关管的发射极连接,所述第二功率开关管的集电极与第二连接端连接,所述第四功率二极管的阳极与第三功率开关管的发射极连接,所述第三功率开关管的集电极与第三连接端连接。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种光伏并网逆变器,其特征在于:所述升压变换电路为非隔离升压变换电路。
9.基于权利要求1所述的一种光伏并网逆变器的控制方法,其特征在于:若光伏组件串输出电压高于电网电压瞬时值的绝对值,全桥逆变电路的输出端电压在零和光伏组件串输出电压之间高频变化,变化频率等于全桥逆变电路的开关频率;
若光伏组件串输出电压低于电网电压瞬时值的绝对值,全桥逆变电路的输出端电压在第二直流母线电容电压和光伏组件串输出电压之间高频变化,变化频率等于全桥逆变电路的开关频率。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510078844.2A CN104638971B (zh) | 2015-02-13 | 2015-02-13 | 一种光伏并网逆变器及其控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510078844.2A CN104638971B (zh) | 2015-02-13 | 2015-02-13 | 一种光伏并网逆变器及其控制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104638971A true CN104638971A (zh) | 2015-05-20 |
CN104638971B CN104638971B (zh) | 2018-04-03 |
Family
ID=53217376
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510078844.2A Active CN104638971B (zh) | 2015-02-13 | 2015-02-13 | 一种光伏并网逆变器及其控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104638971B (zh) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104953614A (zh) * | 2015-06-02 | 2015-09-30 | 航天科工海鹰集团有限公司 | 分布式电源并网控制系统 |
CN105006836A (zh) * | 2015-07-21 | 2015-10-28 | 安徽灿邦电气有限公司 | 基于定频积分的逆变器并网控制系统 |
CN105186912A (zh) * | 2015-09-28 | 2015-12-23 | 河海大学 | 一种两级式非隔离全桥并网逆变器 |
CN105262361A (zh) * | 2015-09-28 | 2016-01-20 | 河海大学 | 一种两级式非隔离光伏并网逆变器及其控制方法 |
CN107645246A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-01-30 | 胡炎申 | 一种两级式单相逆变器 |
CN110247402A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-09-17 | 苏州爱科赛博电源技术有限责任公司 | 一种新型无变压器串联电压调节器 |
CN111342432A (zh) * | 2020-02-25 | 2020-06-26 | 深圳市禾望科技有限公司 | 光伏逆变器主电路 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102510234A (zh) * | 2011-11-10 | 2012-06-20 | 珠海天兆新能源技术有限公司 | 光伏并网逆变器变直流母线电压控制方法和控制系统 |
CN102522911A (zh) * | 2011-11-25 | 2012-06-27 | 华为技术有限公司 | 逆变装置及应用其的太阳能光伏并网系统 |
CN202364144U (zh) * | 2011-11-24 | 2012-08-01 | 上海煦达新能源科技有限公司 | 两级光伏逆变器旁路二极管及旁路dc/dc变换器 |
CN103001511A (zh) * | 2011-09-13 | 2013-03-27 | 阳光电源股份有限公司 | 一种电压变换器及其运行方法 |
CN104158208A (zh) * | 2014-07-15 | 2014-11-19 | 阳光电源股份有限公司 | 一种单级光伏并网逆变器及其控制方法和应用 |
-
2015
- 2015-02-13 CN CN201510078844.2A patent/CN104638971B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103001511A (zh) * | 2011-09-13 | 2013-03-27 | 阳光电源股份有限公司 | 一种电压变换器及其运行方法 |
CN102510234A (zh) * | 2011-11-10 | 2012-06-20 | 珠海天兆新能源技术有限公司 | 光伏并网逆变器变直流母线电压控制方法和控制系统 |
CN202364144U (zh) * | 2011-11-24 | 2012-08-01 | 上海煦达新能源科技有限公司 | 两级光伏逆变器旁路二极管及旁路dc/dc变换器 |
CN102522911A (zh) * | 2011-11-25 | 2012-06-27 | 华为技术有限公司 | 逆变装置及应用其的太阳能光伏并网系统 |
CN104158208A (zh) * | 2014-07-15 | 2014-11-19 | 阳光电源股份有限公司 | 一种单级光伏并网逆变器及其控制方法和应用 |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104953614A (zh) * | 2015-06-02 | 2015-09-30 | 航天科工海鹰集团有限公司 | 分布式电源并网控制系统 |
CN104953614B (zh) * | 2015-06-02 | 2018-05-11 | 航天科工海鹰集团有限公司 | 分布式电源并网控制系统 |
CN105006836A (zh) * | 2015-07-21 | 2015-10-28 | 安徽灿邦电气有限公司 | 基于定频积分的逆变器并网控制系统 |
CN105186912A (zh) * | 2015-09-28 | 2015-12-23 | 河海大学 | 一种两级式非隔离全桥并网逆变器 |
CN105262361A (zh) * | 2015-09-28 | 2016-01-20 | 河海大学 | 一种两级式非隔离光伏并网逆变器及其控制方法 |
CN105262361B (zh) * | 2015-09-28 | 2017-11-14 | 河海大学 | 一种两级式非隔离光伏并网逆变器及其控制方法 |
CN107645246A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-01-30 | 胡炎申 | 一种两级式单相逆变器 |
CN110247402A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-09-17 | 苏州爱科赛博电源技术有限责任公司 | 一种新型无变压器串联电压调节器 |
CN111342432A (zh) * | 2020-02-25 | 2020-06-26 | 深圳市禾望科技有限公司 | 光伏逆变器主电路 |
CN111342432B (zh) * | 2020-02-25 | 2022-01-11 | 深圳市禾望科技有限公司 | 光伏逆变器主电路 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104638971B (zh) | 2018-04-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103051233B (zh) | 一种非隔离型单相光伏并网逆变器及其开关控制时序 | |
CN107070215B (zh) | 一种三电平boost共地系统及其控制方法 | |
CN101345423B (zh) | 用于风力发电系统的五电平h桥级联背靠背变流器 | |
CN104638971A (zh) | 一种光伏并网逆变器及其控制方法 | |
CN101980409A (zh) | 一种光伏并网逆变器 | |
CN102005954B (zh) | 单相非隔离型光伏并网逆变器及控制方法 | |
CN102856916A (zh) | 一种单相光伏逆变器无功控制方法及电路 | |
CN103532420B (zh) | 双三电平在线拓扑可切换型逆变器 | |
CN105281361B (zh) | 一种五电平双降压式并网逆变器 | |
CN103326606B (zh) | 一种单相五电平逆变器 | |
CN103036397B (zh) | 单级单相大升压比级联电压型准阻抗源变换器 | |
CN105186912B (zh) | 一种两级式非隔离全桥并网逆变器 | |
CN108599604B (zh) | 一种单相七电平逆变电器及其pwm信号调制方法 | |
WO2017197629A1 (zh) | 一种电流源逆变器系统及逆变装置 | |
CN102361408A (zh) | 一种非隔离光伏并网逆变器及其开关控制时序 | |
CN103199727A (zh) | 一种零电流转换全桥型非隔离光伏并网逆变器 | |
CN103956927A (zh) | 一种电压有源箝位的无变压器型单相光伏逆变器 | |
CN104092400A (zh) | 一种z源三电平t型逆变器及其调制方法 | |
CN102684530A (zh) | 一种具有无功补偿功能的无变压器型逆变器的控制方法 | |
CN105262361A (zh) | 一种两级式非隔离光伏并网逆变器及其控制方法 | |
CN104065293A (zh) | 一种电压混合钳位的无变压器型单相光伏逆变器 | |
CN102403920B (zh) | 三电平半桥光伏并网逆变器 | |
CN204031005U (zh) | 一种z源三电平t型逆变器 | |
CN103036398A (zh) | 单级单相大升压比串联电压型准阻抗源变换器 | |
CN202183738U (zh) | 自生成级联电源的级联型多电平逆变电路 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |