專利名稱：太陽能光伏逆變器拓撲電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種逆變器，特別涉及一種太陽能光伏逆變器拓撲電路。
背景技術：
隨著二十一世紀世界日益嚴重的能源短缺和環(huán)境污染問題，可再生的清潔能源發(fā)展和應用越來越受到世界各國政府的廣泛關注；上世紀八十年代以來，太陽能光伏發(fā)電技術得到了高速的發(fā)展，太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電方式已經(jīng)成為利用太陽能的主要方式之一；開展太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變系統(tǒng)和高性能分布式發(fā)電系統(tǒng)的研究，對于開拓廣闊的光伏發(fā)電市場、掌握電力電子領域的先進技術、緩解能源和環(huán)境問題，具有非常深遠的意義。目前并網(wǎng)型太陽能光伏逆變器拓撲電路常用的主電路拓撲結構有二種一種是如圖1所示的帶工頻隔離變壓器的太陽能光伏逆變器拓撲電路的拓撲結構，另一種是如圖2 所示的帶高頻隔離變壓器的太陽能光伏逆變器拓撲電路的拓撲結構。如圖1所示，太陽能電池板輸出的直流電壓，通過由電感L、第五IGBTansulated Gate Bipolar Transistor, 絕緣柵雙極型晶體管)功率開關Q5、第五續(xù)流二極管D5、嵌位二極管D、電容C組成直流升壓電路；經(jīng)過由第一 IGBT功率開關Q1、第二 IGBT功率開關Q2、第三IGBT功率開關Q3、第四IGBT功率開關Q4、第一續(xù)流二極管D1、第二續(xù)流二極管D2、第三續(xù)流二極管D3、第四續(xù)流二極管D4構成的全橋逆變電路逆變，再經(jīng)過由工頻變壓器隔離實現(xiàn)交流電的輸出，輸出交流電經(jīng)過由第一扼流電感Li、第一電容Cl組成的低通濾波器濾波后并網(wǎng)輸出；這種并網(wǎng)型拓撲結構有以下幾個缺點一、由于使用工頻隔離變壓器，使得逆變器的成本較高。二、工頻隔離變壓器，減低了逆變器的轉換效率。三、由于使用工頻隔離變壓器，增加了逆變器的重量。如圖2所示，太陽能電池板輸出的直流電壓，通過由電感L、第五IGBT功率開關 Q5、第五續(xù)流二極管D5、嵌位二極管D、電容C組成直流升壓電路；經(jīng)過由第一 IGBT功率開關Q1、第二 IGBT功率開關Q2、第三IGBT功率開關Q3、第四IGBT功率開關Q4、第一續(xù)流二極管D1、第二續(xù)流二極管D2、第三續(xù)流二極管D3、第四續(xù)流二極管D4構成的全橋逆變電路逆變；再經(jīng)由第一扼流電感Li、第二扼流電感L2、第一電容Cl組成的導抗交換器與高頻變壓器Tl相連輸出交流電；再經(jīng)由第六嵌位二極管D6、第七嵌位二極管D7、第八嵌位二極管 D8、第九嵌位二極管D9、第十嵌位二極管D10、第十一嵌位二極管D11、第十二嵌位二極管 D12、第十三嵌位二極管D13和第六IBGB功率開關Q6、第七IBGB功率開關Q7、第八IBGB功率開關Q8、第九IBGB功率開關Q9組成的工頻轉換器實現(xiàn)交流電輸出；最后經(jīng)由第三電感 L3和第二電容C2組成的低通濾波器濾波后并網(wǎng)輸出；這種并網(wǎng)型拓撲結構有以下幾個缺點一、由于使用高頻隔離變壓器，同樣存在效率損耗、重量等問題。二、由于使用工頻變換器，增加了光伏逆變器的成本。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種太陽能光伏逆變器拓撲電路，其通過將太陽能電池輸出電壓先進行太陽能最大功率點追蹤器的直流升壓電路后，再經(jīng)過直流轉化交流逆變電路得到交流電直接并網(wǎng)，從而減少了逆變器逆變過程的損耗。為解決所述技術問題，本實用新型提供了一種太陽能光伏逆變器拓撲電路，太陽能光伏逆變器拓撲電路包括直流升壓電路，其特征在于，太陽能光伏逆變器拓撲電路還包括直流轉化交流逆變電路和電磁兼容性濾波器，直流升壓電路和一個太陽能電池板、直流轉化交流逆變電路連接，直流轉化交流逆變電路和電磁兼容性濾波器連接，電磁兼容性濾波器和一個電網(wǎng)連接。優(yōu)選地，所述直流升壓電路包括電感、第八IGBT功率開關、第八續(xù)流二極管、第七 IGBT功率開關、第七續(xù)流二極管和電容，太陽能電池板與電感串聯(lián)，太陽能電池板與第八 IGBT功率開關、第八續(xù)流二極管、第七IGBT功率開關、第七續(xù)流二極管和電容并聯(lián)。優(yōu)選地，所述直流轉化交流逆變電路包括第一 IGBT功率開關、第二 IGBT功率開關、第三IGBT功率開關、第四IGBT功率開關、第五IGBT功率開關、第六IGBT功率開關、第一續(xù)流二極管、第二續(xù)流二極管、第三續(xù)流二極管、第四續(xù)流二極管、第五續(xù)流二極管、第六續(xù)流二極管，第一 IGBT功率開關和第一續(xù)流二極管并聯(lián)，第二 IGBT功率開關和第二續(xù)流二極管并聯(lián)，第三IGBT功率開關和第三續(xù)流二極管并聯(lián)，第四IGBT功率開關和第四續(xù)流二極管并聯(lián)，第五IGBT功率開關和第五續(xù)流二極管并聯(lián)，第六IGBT功率開關和第六續(xù)流二極管并聯(lián)，第五IGBT功率開關和第八IGBT功率開關串聯(lián)，第七IGBT功率開關和第六IGBT功率開關串聯(lián)。優(yōu)選地，所述電磁兼容性濾波器通過第一扼流電感、第二扼流電感和直流轉化交流逆變電路連接，第一扼流電感的一端連接在第一 IGBT功率開關、第二 IGBT功率開關之間，第二扼流電感的一端連接在第三IGBT功率開關、第四IGBT功率開關之間，第一扼流電感和第二扼流電感并聯(lián)，第一扼流電感的另一端和電磁兼容性濾波器串聯(lián)，第二扼流電感的另一端和電磁兼容性濾波器串聯(lián)。本實用新型的積極進步效果在于本實用新型通過將太陽能電池輸出電壓先進行太陽能最大功率點追蹤器的直流升壓電路后，再經(jīng)過直流轉化交流逆變電路得到交流電直接并網(wǎng)，從而減少了逆變器逆變過程的損耗，提高了逆變器功率轉換效率，降低了逆變器成本重量，減少共模電流干擾，減少了電磁干擾。

圖1為現(xiàn)有帶工頻隔離變壓器的太陽能光伏逆變器拓撲電路的電路示意圖。圖2為現(xiàn)有帶高頻隔離變壓器的太陽能光伏逆變器拓撲電路的電路示意圖。圖3為本實用新型太陽能光伏逆變器拓撲電路的電路示意圖。圖4為本實用新型太陽能光伏逆變器拓撲電路的結構框圖。
具體實施方式
下面舉個較佳實施例，并結合附圖來更清楚完整地說明本實用新型。如圖3和圖4所示，本實用新型太陽能光伏逆變器拓撲電路包括直流升壓電路、直流轉化交流逆變電路和電磁兼容性濾波器，直流升壓電路和太陽能電池板、直流轉化交流逆變電路連接，直流轉化交流逆變電路和電磁兼容性濾波器連接，電磁兼容性濾波器和電網(wǎng)連接。本實用新型的具體結構如下太陽能電池板與電感L串聯(lián)，太陽能電池板與第八 IGBT功率開關Q8、第八續(xù)流二極管D8、第七IGBT功率開關Q7、第七續(xù)流二極管D7和電容 C并聯(lián)，電感L、第八IGBT功率開關Q8、第八續(xù)流二極管D8、第七IGBT功率開關Q7、第七續(xù)流二極管D7和電容C組成了最大功率點跟蹤的直流升壓電路；直流轉化交流逆變電路包括第一 IGBT功率開關Q1、第二 IGBT功率開關Q2、第三IGBT功率開關Q3、第四IGBT功率開關Q4、第五IGBT功率開關Q5、第六IGBT功率開關Q6、第一續(xù)流二極管D1、第二續(xù)流二極管 D2、第三續(xù)流二極管D3、第四續(xù)流二極管D4、第五續(xù)流二極管D5、第六續(xù)流二極管D6，第一 IGBT功率開關Ql和第一續(xù)流二極管Dl并聯(lián)，第二 IGBT功率開關Q2和第二續(xù)流二極管D2 并聯(lián)，第三IGBT功率開關Q3和第三續(xù)流二極管D3并聯(lián)，第四IGBT功率開關Q4和第四續(xù)流二極管D4并聯(lián)，第五IGBT功率開關Q5和第五續(xù)流二極管D5并聯(lián)，第六IGBT功率開關 Q6和第六續(xù)流二極管D6并聯(lián)，第五IGBT功率開關Q5和第八IGBT功率開關Q8串聯(lián)，第七 IGBT功率開關Q7和第六IGBT功率開關Q6串聯(lián)。在輸出的交流部分設有第一扼流電感Ll、 第二扼流電感L2和電磁兼容性濾波器(EMC濾波器)，第一扼流電感Ll的一端連接在第一 IGBT功率開關Q1、第二 IGBT功率開關Q2之間，第二扼流電感L2的一端連接在第三IGBT 功率開關Q3、第四IGBT功率開關Q4之間，第一扼流電感Ll和第二扼流電感L2并聯(lián)，第一扼流電感Ll的另一端和電磁兼容性濾波器串聯(lián)，第二扼流電感L2的另一端和電磁兼容性濾波器串聯(lián)。用電網(wǎng)頻率對第一 IGBT功率開關Ql、第三IGBT功率開關Q3進行觸發(fā)，用正弦波調制的高頻脈沖對第二 IGBT功率開關Q2、第四IGBT功率開關Q4、第五IGBT功率開關Q5、 第六IGBT功率開關Q6進行觸發(fā)；第五IGBT功率開關Q5、第六IGBT功率開關Q6在第一 IGBT功率開關Ql接入供電電壓正半周時，與第四IGBT功率開關Q4同步進行正弦波寬度調制的脈沖觸發(fā)；負載電流通過第五IGBT功率開關Q5、第一 IGBT功率開關Q1、第四IGBT功率開關Q4、第六IGBT功率開關Q6形成；如果高頻脈動的第四IGBT功率開關Q4、第五IGBT 功率開關Q5、第六IGBT功率開關Q6同步關閉，那么負載電流經(jīng)由第一 IGBT功率開關Q1、 第三續(xù)流二極管D3構成的自振蕩轉向/轉換。在供電電壓的負半周中，其中第一 IGBT功率開關Q1、第四IGBT功率開關Q4關閉，而第三IGBT功率開關Q3導通，第二 IGBT功率開關Q2、第五IGBT功率開關Q5、第六IGBT功率開關Q6與開進行相同的脈寬調制觸發(fā)；這樣負載電流通過第二 IGBT功率開關Q2、第三IGBT功率開關Q3、第五IGBT功率開關Q5、第六 IGBT功率開關Q6形成回路；如果同步關閉第二 IGBT功率開關Q2、第五IGBT功率開關Q5、 第六IGBT功率開關Q6脈沖觸發(fā)，那么負載電流經(jīng)由第一 IGBT功率開關Ql和第一續(xù)流二極管Dl上自振蕩轉向。綜上所述，本實用新型使用一個設置在直流升壓電路上的第五IGBT功率開關Q5、 第六IGBT功率開關Q6將負載電路從太陽能電池板端子上完全脫離開，這樣可以避免高頻電壓分量出現(xiàn)在端子線路上。而且第五IGBT功率開關Q5、第六IGBT功率開關Q6還可用作直流端相對于交流端的附加斷路開關。另一個直流端按照同樣地原理通過功率開關第二 IGBT功率開關Q2、第四IGBT功率開關Q4與交流電路脫離連接。通過功率開關元件第二 IGBT功率開關Q2、第四IGBT功率開關Q4、第五IGBT功率開關Q5、第六IGBT功率開關 Q6對稱的分配電壓，可以使用有相同特性的功率開關或二極管元件。另外通過自振蕩，降低第一扼流電感Ll和第二扼流電感L2中的電流波動，可以降低磁化損耗、減少共模電流的產生。通過本實用新型可以實現(xiàn)一種低損耗，無變壓器，重量輕，共模電流干擾少、電磁干擾低的逆變器。 雖然以上描述了本實用新型的具體實施方式
，但是本領域的技術人員應當理解， 這些僅是舉例說明，在不背離本實用新型的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改。因此，本實用新型的保護范圍由所附權利要求書限定。
權利要求1.一種太陽能光伏逆變器拓撲電路，太陽能光伏逆變器拓撲電路包括直流升壓電路， 其特征在于，太陽能光伏逆變器拓撲電路還包括直流轉化交流逆變電路和電磁兼容性濾波器，直流升壓電路和一個太陽能電池板、直流轉化交流逆變電路連接，直流轉化交流逆變電路和電磁兼容性濾波器連接，電磁兼容性濾波器和一個電網(wǎng)連接。
2.如權利要求1所述的太陽能光伏逆變器拓撲電路，其特征在于，所述直流升壓電路包括電感、第八IGBT功率開關、第八續(xù)流二極管、第七IGBT功率開關、第七續(xù)流二極管和電容，太陽能電池板與電感串聯(lián)，太陽能電池板與第八IGBT功率開關、第八續(xù)流二極管、第七 IGBT功率開關、第七續(xù)流二極管和電容并聯(lián)。
3.如權利要求2所述的太陽能光伏逆變器拓撲電路，其特征在于，所述直流轉化交流逆變電路包括第一 IGBT功率開關、第二 IGBT功率開關、第三IGBT功率開關、第四IGBT功率開關、第五IGBT功率開關、第六IGBT功率開關、第一續(xù)流二極管、第二續(xù)流二極管、第三續(xù)流二極管、第四續(xù)流二極管、第五續(xù)流二極管、第六續(xù)流二極管，第一 IGBT功率開關和第一續(xù)流二極管并聯(lián)，第二 IGBT功率開關和第二續(xù)流二極管并聯(lián)，第三IGBT功率開關和第三續(xù)流二極管并聯(lián)，第四IGBT功率開關和第四續(xù)流二極管并聯(lián)，第五IGBT功率開關和第五續(xù)流二極管并聯(lián)，第六IGBT功率開關和第六續(xù)流二極管并聯(lián)，第五IGBT功率開關和第八IGBT 功率開關串聯(lián)，第七IGBT功率開關和第六IGBT功率開關串聯(lián)。
4.如權利要求3所述的太陽能光伏逆變器拓撲電路，其特征在于，所述電磁兼容性濾波器通過第一扼流電感、第二扼流電感和直流轉化交流逆變電路連接，第一扼流電感的一端連接在第一 IGBT功率開關、第二 IGBT功率開關之間，第二扼流電感的一端連接在第三 IGBT功率開關、第四IGBT功率開關之間，第一扼流電感和第二扼流電感并聯(lián)，第一扼流電感的另一端和電磁兼容性濾波器串聯(lián)，第二扼流電感的另一端和電磁兼容性濾波器串聯(lián)。
專利摘要本實用新型公開了一種太陽能光伏逆變器拓撲電路，其包括直流升壓電路、直流轉化交流逆變電路和電磁兼容性濾波器，直流升壓電路和一個太陽能電池板、直流轉化交流逆變電路連接，直流轉化交流逆變電路和電磁兼容性濾波器連接，電磁兼容性濾波器和一個電網(wǎng)連接。本實用新型通過將太陽能電池輸出電壓先進行太陽能最大功率點追蹤器的直流升壓電路后，再經(jīng)過直流轉化交流逆變電路得到交流電直接并網(wǎng)，從而減少了逆變器逆變過程的損耗。
文檔編號H02J3/38GK202014206SQ20112007361
公開日2011年10月19日 申請日期2011年3月18日 優(yōu)先權日2011年3月18日
發(fā)明者徐進, 沈永兵, 黃景春 申請人:上海神飛能源科技有限公司