CN112865171A - 一种光伏并网逆变器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的光伏并网逆变器，包括：接纳初级电能的输入端口、通往电网的输出端口、主回路，主回路包括heric逆变电路和滤波电路，通过使heric逆变电路的两个半桥分别由晶体管S1、S2和晶体管S3、S4构成，续流回路由晶体管S5、S6构成，使晶体管S1、S3、S5、S6为绝缘栅双极型晶体管IGBT，使晶体管S2、S4为硅金氧半场效晶体管Si MOSFET，使得逆变电路的每个半桥中均包括一个晶体管IGBT和一个晶体管Si MOSFET，由于晶体管IGBT的结电容比晶体管Si MOSFET的结电容小很多，串联后半桥的结电容会更小，进而减小了晶体管Si MOSFET的开关损耗；由于晶体管IGBT滞后于晶体管Si MOSFET关断，能够避免晶体管IGBT的电流拖尾现象，使得该逆变器的效率高、损耗小。

Description

一种光伏并网逆变器
技术领域
本发明涉及光伏并网发电领域，具体涉及一种光伏并网逆变器。
背景技术
随着全球工业化进程的逐步开展，世界各国对能源的需求急剧膨胀，而煤炭、石油、天然气三大化石能源日渐枯竭，全球面临着能源危机，同时，大量使用化石能源会对生态环境造成严重的破坏，能源、环境与发展已成为当今世界亟待解决的问题。
可再生能源中包括太阳能、风能等，其主要能量转化获取形式是将可再生能源转化为电能使用，随着光伏技术的发展，太阳能——电能的转化效率越来越高，太阳能作为化石能源的替代性越来越强，在太阳能转化为电能的过程中，需要采用逆变器对光伏阵列发出的直流电进行逆变并网，以便输送及使用。
大多数逆变器采用全部由绝缘栅双极型晶体管IGBT构成的逆变电路，这种方式驱动简单、耐压高，但由于少数载流子的原因， IGBT的集电极会形成拖尾电流，导致IGBT较慢的关断速度，开关频率受限；也有逆变器采用全部由碳化硅金氧半场效晶体管Si MOSFET构成的逆变电路，这种方式驱动简单、没有拖尾电流的问题、开关速度快、整机效率高，但SiMOSFET内固有的并联电容的存在限制了开关过程中的电压突变，从而使得Si MOSFET的开关损耗较大；急需一种效率高、损耗小的光伏并网逆变器。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的缺点，提供一种效率高、损耗小的光伏并网逆变器。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是，光伏并网逆变器，包括：
接纳初级电能的输入端口；
通往电网的输出端口；
主回路，所述主回路包括heric逆变电路，所述heric逆变电路包括六个晶体管S1、S2、S3、S4、S5、S6，晶体管S1、S2和晶体管S3、S4分别构成所述heric逆变电路的两个半桥，这两个半桥中的晶体管S1、S2及S3、S4的连接点构成所述heric逆变电路的输出端，晶体管S5、S6构成所述heric逆变电路的续流回路，所述heric逆变电路的输入端接所述接纳初级电能的输入端口，所述heric逆变电路的输出端接所述通往电网的输出端口；
所述晶体管S1、S3、S5、S6为绝缘栅双极型晶体管IGBT，所述晶体管S2、S4为硅金氧半场效晶体管Si MOSFET。
优选地，所述主回路还包括滤波电路，所述heric逆变电路的输出端接所述滤波电路的输入端，所述滤波电路的输出端接所述通往电网的输出端口。
进一步优选地，所述滤波电路包括LC滤波电路。
优选地，所述晶体管S1、S4同时接收开信号或关信号，所述晶体管S2、S3同时接收开信号或关信号。
进一步优选地，所述晶体管S2、S4交替开关。
优选地，所述光伏并网逆变器还包括控制回路，所述控制回路接所述全桥逆变电路的控制端口。
进一步优选地，所述控制回路采用双极性SPWM调制。
进一步优选地，所述控制回路还包括检测电路，所述检测电路用于检测所述滤波电路的并网电流。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明提供的光伏并网逆变器，包括：接纳初级电能的输入端口、通往电网的输出端口、主回路，主回路包括heric逆变电路和滤波电路，通过使heric逆变电路的两个半桥分别由晶体管S1、S2和晶体管S3、S4构成，续流回路由晶体管S5、S6构成，使晶体管S1、S3、S5、S6为绝缘栅双极型晶体管IGBT，使晶体管S2、S4为硅金氧半场效晶体管Si MOSFET，使得heric逆变电路的每个半桥中均包括一个晶体管IGBT和一个晶体管Si MOSFET，由于晶体管IGBT的结电容比晶体管Si MOSFET的结电容小很多，串联后半桥的结电容会更小，进而减小了晶体管Si MOSFET的开关损耗，由于晶体管IGBT滞后于晶体管Si MOSFET关断，能够避免晶体管IGBT的电流拖尾现象，使得该逆变器的效率高、损耗小。
附图说明
图1是本发明实施例一的电路原理图。
图2是本发明实施例二的电路原理图。
图3是本发明实施例三的电路原理图。
图4是本发明实施例四的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例一
如图1所示，本发明提供的光伏并网逆变器，包括：接纳初级电能的输入端口、通往电网的输出端口、主回路，初级电能由光伏阵列PV提供，主回路包括heric逆变电路和滤波电路，heric逆变电路包括六个晶体管S1、S2、S3、S4、S5、S6，晶体管S1、S2和晶体管S3、S4分别构成heric逆变电路的两个半桥，晶体管S5、S6构成heric逆变电路的续流回路，这两个半桥中的晶体管S1、S2及S3、S4的连接点构成heric逆变电路的输出端，滤波电路为两个滤波电感L/2和一个滤波电容Cf构成的LC滤波电路，heric逆变电路的输入端接上述接纳初级电能的输入端口，heric逆变电路的输出端接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端接通往电网ug的输出端口。
在本实施例中，晶体管S1、S3、S5、S6为绝缘栅双极型晶体管IGBT，晶体管S2、S4为硅金氧半场效晶体管Si MOSFET，这样设置的好处在于，使heric逆变电路的每个半桥中均包括一个晶体管IGBT和一个晶体管Si MOSFET，由于晶体管IGBT的结电容比晶体管SiMOSFET的结电容小很多，串联后半桥的结电容会更小，进而减小了晶体管Si MOSFET的开关损耗，由于晶体管IGBT滞后于晶体管Si MOSFET关断，能够避免晶体管IGBT的电流拖尾现象，使得该逆变器的效率高、损耗小。
为便于控制晶体管S1、S2、S3、S4的开关，本发明提供的光伏并网逆变器还包括控制回路，控制回路接heric逆变电路的控制端口，控制回路用于控制晶体管S1、S2、S3、S4的开关，控制回路采用双极性SPWM调制，在本实施例中，晶体管S1、S4同时接收控制回路的开信号或关信号，晶体管S2、S3同时接收控制回路的开信号或关信号，并且，晶体管S2、S4高频交替开关，使光伏阵列PV提供初级电能逆变与电网ug同频率的交流电。
在本实施例中，控制回路还包括检测电路，检测电路用于检测滤波电路的并网电流iL。
所有两个晶体一起开通/关断的拓扑都可以采用IGBT与Si MOSFET串联运行，均能达到上述有益效果。如图2-4所示，实施例二、三、四为本实施例的另一种逆变器拓扑，不同之处在于，实施例二和实施例三为H5逆变器，实施例二中的晶体管S1、S3、S5为绝缘栅双极型晶体管IGBT，晶体管S2、S4为硅金氧半场效晶体管Si MOSFET，实施例三中的晶体管S1、S3、S5为绝缘栅双极型晶体管IGBT，晶体管S5为硅金氧半场效晶体管Si MOSFET，实施例四为H6逆变器。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明提供的光伏并网逆变器，通过使heric逆变电路的两个半桥分别由晶体管S1、S2和晶体管S3、S4构成，续流回路由晶体管S5、S6构成，使晶体管S1、S3、S5、S6为绝缘栅双极型晶体管IGBT，使晶体管S2、S4为硅金氧半场效晶体管Si MOSFET，使得逆变电路的每个半桥中均包括一个晶体管IGBT和一个晶体管Si MOSFET，由于晶体管IGBT的结电容比晶体管Si MOSFET的结电容小很多，串联后半桥的结电容会更小，进而减小了晶体管SiMOSFET的开关损耗；由于晶体管IGBT滞后于晶体管Si MOSFET关断，能够避免晶体管IGBT的电流拖尾现象，使得该逆变器的效率高、损耗小。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光伏并网逆变器，包括：
接纳初级电能的输入端口；
通往电网的输出端口；
主回路，所述主回路包括heric逆变电路，所述heric逆变电路包括六个晶体管S1、S2、S3、S4、S5、S6，晶体管S1、S2和晶体管S3、S4分别构成所述heric逆变电路的两个半桥，这两个半桥中的晶体管S1、S2及S3、S4的连接点构成所述逆变电路的输出端，晶体管S5、S6构成所述heric逆变电路的续流回路，所述heric逆变电路的输入端接所述接纳初级电能的输入端口，所述heric逆变电路的输出端接所述通往电网的输出端口；
其特征在于：
所述晶体管S1、S3、S5、S6为绝缘栅双极型晶体管IGBT，所述晶体管S2、S4为硅金氧半场效晶体管Si MOSFET。
2.根据权利要求1所述的光伏并网逆变器，其特征在于：所述主回路还包括滤波电路，所述heric逆变电路的输出端接所述滤波电路的输入端，所述滤波电路的输出端接所述通往电网的输出端口。
3.根据权利要求2所述的光伏并网逆变器，其特征在于：所述滤波电路包括LC滤波电路。
4.根据权利要求1所述的光伏并网逆变器，其特征在于：所述晶体管S1、S4同时接收开信号或关信号，所述晶体管S2、S3同时接收开信号或关信号。
5.根据权利要求4所述的光伏并网逆变器，其特征在于：所述晶体管S2、S4交替开关。
6.根据权利要求4或5所述的光伏并网逆变器，其特征在于：所述光伏并网逆变器还包括控制回路，所述控制回路接所述heric逆变电路的控制端口。
7.根据权利要求6所述的光伏并网逆变器，其特征在于：所述控制回路采用双极性SPWM调制。
8.根据权利要求6所述的光伏并网逆变器，其特征在于：所述控制回路还包括检测电路，所述检测电路用于检测滤波电路的并网电流。
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