CN203504448U - 基于交错周期pwm调制的光伏微型逆变器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于交错周期PWM调制的光伏微型逆变器，其中，包括依次连接的光伏电池组件、反并联二极管、DC-DC变换器和全桥逆变器，还包括控制器，所述控制器分别与所述DC-DC变换器、所述全桥逆变器连接，所述全桥逆变器与一交错周期PWM调制器连接。本实用新型采用两级式带变压器隔离的光伏微型逆变器，具有隔离效果，防止光伏波动对电网的影响，降低设计难度，也具有很高的效率，采用交错周期PWM控制方法能降低器件损耗，提高整体效率，同时能降低微逆逆变器系统的共模干扰。

Description

基于交错周期PWM调制的光伏微型逆变器

技术领域

本实用新型涉及光伏逆变器领域，尤其涉及一种基于交错周期PWM调制的光伏微型逆变器。

背景技术

逆变器又称电源调整器，根据逆变器在光伏发电系统中的用途可分为独立型电源用和并网用二种，根据波形调制方式又可分为方波逆变器、阶梯波逆变器、正弦波逆变器和组合式三相逆变器。对于用于并网系统的逆变器，根据有无变压器又可分为变压器型逆变器和无变压器型逆变器。

光伏微型逆变器是近几年随着光伏新能源发电兴起的新的研究领域，国内外光伏微型逆变器研究方向主要分为无变压器隔离型和有变压器隔离型微型逆变器两类，其中有变压器隔离型微型逆变器是研究的主流。无变压器隔离型微型逆变器，具有低损耗高效率的优点，但由于光伏电池板的输入电压在20V～50V之间，使得其没有足够的电压增益来提升输入电压，不能在高交流电压电网并网或使得逆变器效率下降，同时无隔离措施使得逆变器的可靠性也不高。而对于有变压器隔离的微型逆变器而言，具有高电压增益和电气隔离的优点，但其效率因素成为制约其广泛应用的难点，因此隔离型微型逆变器的效率和可靠性是其能否在产业中应用的关键技术。而带变压器隔离的微型逆变器电路拓扑中现有国内外主要有两类：一类是以Flyback或隔离型Buck-Boost单级式逆变器，其主要特点是采用较少的开关从而减少开关损耗，储能端可用高压低容量长寿命的薄膜电容替代传统低寿命的电解电容，从而提高整个逆变器的寿命，但其高频变压器设计难度较大且应用整体效率不高。另外一类是两级式，包括带变压器隔离的DC-DC变换器和高效率DC-AC逆变器，前级DC-DC变换器通过变压器隔离升压，也可以采用软开关的方式，具有高效率且变压器设计简单，后级采用全桥、半桥逆变器，控制方式可以采用高频PWM逆变或周波逆变方式，随之而来的是复杂的电路结构，多重控制。

实用新型内容

针对上述存在的问题，本实用新型的目的是提供一种基于交错周期PWM调制的光伏微型逆变器，采用两级式带变压器隔离的DC-DC变换器和DC-AC逆变器结构，降低设计难度且提升应用整体效率。

本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的：

一种基于交错周期PWM调制的光伏微型逆变器，其中，包括依次连接的光伏电池组件、反并联二极管、DC-DC变换器和全桥逆变器，还包括控制器，所述控制器分别与所述DC-DC变换器、所述全桥逆变器连接，所述全桥逆变器与一交错周期PWM调制器连接。

上述基于交错周期PWM调制的光伏微型逆变器，其中，所述全桥逆变器包括四个可控开关器件，是由输入滤波电容和逆变桥组成的全桥式结构。

上述基于交错周期PWM调制的光伏微型逆变器，其中，四个所述可控开关器件均包括一个功率器件和一个与所述功率器件对应的反并联二极管，四个所述功率器件构成所述逆变桥。

上述基于交错周期PWM调制的光伏微型逆变器，其中，所述功率器件为NMOS管。

上述基于交错周期PWM调制的光伏微型逆变器，其中，所述交错周期PWM调制器采用工频周期馒头波或者高频率三角波。

上述基于交错周期PWM调制的光伏微型逆变器，其中，所述全桥逆变器中处于对角线上的两个所述可控开关器件的控制时序同时处于动作状态或者关断状态。

与已有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

采用两级式带变压器隔离的光伏微型逆变器，具有隔离效果，防止光伏波动对电网的影响，降低设计难度，也具有很高的效率。采用交错周期PWM控制方法能降低器件损耗，提高整体效率，同时能降低微逆逆变器系统的共模干扰。

附图说明

图1是本实用新型基于交错周期PWM调制的光伏微型逆变器的结构示意框图；

图2是本实用新型基于交错周期PWM调制的光伏微型逆变器的全桥逆变器的结构示意图；

图3a、图3b分别是本实用新型基于交错周期PWM调制的光伏微型逆变器的两种交错周期PWM调制方式；

图4a、图4b分别是本实用新型基于交错周期PWM调制的光伏微型逆变器的经过调制后生成的两种时序图。

具体实施方式

下面结合原理图和具体操作实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型基于交错周期PWM调制的光伏微型逆变器包括依次连接的光伏电池组件1、反并联二极管2、DC-DC变换器3和全桥逆变器4，还包括控制器6，控制器6分别与DC-DC变换器3、全桥逆变器4连接，全桥逆变器4通过组件输出接线端子与外部连接。全桥逆变器4与一交错周期PWM调制器5连接，交错周期PWM调制器5采用单极性调制方式，在逆变系统中，相比于双极性调制，单极性调制谐波分量小，易于消除，开关损耗小。另外，在单极性调制方式下，共模电压是变化的，会产生共模电流。

全桥逆变器4包括四个可控开关器件11、22、33、44，是由输入滤波电容和逆变桥组成的全桥式结构，如图1和图2所示，四个可控开关器件11、22、33、44均包括一个功率器件和一个与功率器件对应的反并联二极管，四个功率器件构成逆变桥，此处的功率器件优选为NMOS管，NMOS管的源极与反并联二极管的正极连接，NMOS管的漏极与反并联二极管的负极连接。

参看图3a和图3b所示，交错周期PWM调制器5分别采用工频周期馒头波（低频50Hz）或者高频率三角波。

全桥逆变器4中各个可控开关器件11、22、33、44经过交错周期PWM调制后的控制时序为两种模式，如图4a和图4b所示，分别对应可控开关器件11、22、33、44的导通方式，需要指出的是，全桥逆变器4中处于对角线上的两个可控开关器件（11和44，或者是22和33）的控制时序同时处于动作状态或者关断状态。第一种控制模式参看图4a所示，第一个可控开关器件11的控制时序是在第四个可控开关器件44在每一个时钟周期内处于高电平时发出脉冲波，具体的每个周期内的脉冲波数量根据实际电路参数而定，而第三个可控开关器件33则是在第二个可控开关器件22在每一个时钟周期内处于高电平时发出脉冲波，具体的每个周期内的脉冲波数量根据实际电路参数而定。继续如图4a所示，第二个可控开关器件22和第四个可控开关器件44均是连续两个时钟周期导通，然后连续两个时钟周期关断；第二种控制模式参看图4b所示，第二个可控开关器件11的控制时序是在第三个可控开关器件44在每一个时钟周期内处于高电平时发出脉冲波，具体的每个周期内的脉冲波数量根据实际电路参数而定，而第四个可控开关器件33则是在第一个可控开关器件22在每一个时钟周期内处于高电平时发出脉冲波，具体的每个周期内的脉冲波数量根据实际电路参数而定。继续如图4b所示，第一个可控开关器件22和第三个可控开关器件44均是连续两个时钟周期导通，然后连续两个时钟周期关断。

本实用新型采用两级式带变压器隔离的光伏微型逆变器，具有隔离效果，防止光伏波动对电网的影响，降低设计难度，也具有很高的效率。采用交错周期PWM控制方法能降低器件损耗，提高整体效率，同时能降低微逆逆变器系统的共模干扰。

以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例，其只是作为范例。对于本领域技术人员而言，任何等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作出的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。

Claims (6)

1.一种基于交错周期PWM调制的光伏微型逆变器，其特征在于，包括依次连接的光伏电池组件（1）、反并联二极管（2）、DC-DC变换器（3）和全桥逆变器（4），还包括控制器（6），所述控制器（6）分别与所述DC-DC变换器（3）、所述全桥逆变器（4）连接，所述全桥逆变器（4）与一交错周期PWM调制器（5）连接。

2.根据权利要求1所述基于交错周期PWM调制的光伏微型逆变器，其特征在于，所述全桥逆变器（4）包括四个可控开关器件（11;22;33;44），是由输入滤波电容和逆变桥组成的全桥式结构。

3.根据权利要求2所述基于交错周期PWM调制的光伏微型逆变器，其特征在于，四个所述可控开关器件（11;22;33;44）均包括一个功率器件和一个与所述功率器件对应的反并联二极管，四个所述功率器件构成所述逆变桥。

4.根据权利要求3所述基于交错周期PWM调制的光伏微型逆变器，其特征在于，所述功率器件为NMOS管。

5.根据权利要求4所述基于交错周期PWM调制的光伏微型逆变器，其特征在于，所述交错周期PWM调制器（5）采用工频周期馒头波或者高频率三角波。

6.根据权利要求5所述基于交错周期PWM调制的光伏微型逆变器，其特征在于，所述全桥逆变器（4）中处于对角线上的两个所述可控开关器件的控制时序同时处于动作状态或者关断状态。

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