專利名稱：一種光伏并網逆變器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光伏發(fā)電技術領域，尤其涉及一種光伏并網逆變器。
背景技術：
在跨入二十一世紀以來，人類正面臨著實現(xiàn)經濟和社會可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)，在資源有限和環(huán)保嚴格要求的雙重制約下發(fā)展經濟已經成為全球熱點問題。而能源問題將更為突出，不僅表現(xiàn)在常規(guī)能源的匱乏，更重要的是化石能源的開發(fā)利用帶來了一系列的問題，例如環(huán)境污染、溫室效應等。人類要解決這些能源問題，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，只能依靠科技進步，大規(guī)模地開發(fā)利用可再生潔凈能源。太陽能作為一種無污染、可再生的新能源具有非常廣闊的應用和發(fā)展前景。隨著社會經濟的發(fā)展，利用太陽能發(fā)電成為提供生產生活能源和改善環(huán)境污染問題的一條可靠途徑。光伏并網逆變器是光伏電池組件與交流電網連接的橋梁，是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部分，其效率的高低、可靠性的好壞將直接影響整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的性能。傳統(tǒng)光伏并網逆變器一般為單相并網逆變器，其拓撲可以歸納為降壓式變換器結構。為滿足光伏并網逆變器的在電壓較低時也能使用，常用的解決方法有兩種一、逆變后使用隔離變壓器升壓。二、采用兩級變換結構，即前一級的直流變換電路將光伏電壓穩(wěn)定在后一級交流變換所需要直流電壓范圍內，后一級交流變換電路將穩(wěn)定的直流電變換為交流電網所需的交流電。但是，無論是采用隔離變壓器升壓，還是采用兩級變換結構，無形中都降低了光伏并網逆變器的轉換效率。而且，單相并網逆變器的在高頻狀態(tài)的開關器件數(shù)量較多，致使光伏并網逆變器的能耗較大。

發(fā)明內容
針對上述技術問題，本發(fā)明的目的在于提供一種光伏并網逆變器，其減少了高頻工作的開關管數(shù)量，降低了能量損耗，提高了轉換效率。為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案一種光伏并網逆變器，其包括升降壓正弦半波電路和全橋換相電路；所述升降壓正弦半波電路與光伏電池組件連接，用于將光伏電池組件輸出的直流電調制為正弦半波電流，輸出給全橋換相電路；所述全橋換相電路與升降壓正弦半波電路、交流電網連接，用于將輸入的所述正弦半波電流轉換為與交流電網同相的正弦交流電，輸出給交流電網。特別地，所述升降壓正弦半波電路包括電容Cl、開關管Q1、電感L1、二極管Dl及電容C2 ；其中，所述電容Cl負極與光伏電池組件負極連接后的結點連接開關管Ql的源極，開關管Ql的漏極與電感LI 一端連接后的結點連接二極管Dl陽極，電感LI的另一端與電容C2 —端連接后的結點連接電容Cl正極，二極管Dl陰極與電容C2的另一端連接，電容Cl正極與光伏電池組件正極連接。
特別地，所述升降壓正弦半波電路包括電容Cl、開關管Q1、電感L1、二極管Dl及電容C2 ；其中，所述電容Cl正極與光伏電池組件正極連接后的結點連接開關管Ql的漏極，開關管Ql的源極與電感LI 一端連接后的結點連接二極管Dl陰極，電感LI的另一端與電容C2 —端連接后的結點連接電容Cl負極，二極管Dl陽極與電容C2的另一端連接，電容Cl負極與光伏電池組件負極連接。特別地，所述全橋換相電路包括開關管Q2、開關管Q3、開關管Q4及開關管Q5 ；其中，所述開關管Q2的漏極與開關管Q4的漏極連接后的結點連接二極管Dl陰極，開關管Q2的源極與開關管Q3的漏極連接并作為輸出端連接交流電網，開關管Q4的源極與開關管Q5的漏極連接并作為輸出端連接交流電網，開關管Q3的源極與開關管Q5的源極連接后的結點連接電容Cl正極。特別地，所述全橋換相電路包括開關管Q2、開關管Q3、開關管Q4及開關管Q5 ；其中，所述開關管Q2的漏極與開關管Q4的漏極連接后的結點連接電容Cl負極，開關管Q2的源極與開關管Q3的漏極連接并作為輸出端連接交流電網，開關管Q4的源極與開關管Q5的漏極連接并作為輸出端連接交流電網，開關管Q3的源極與開關管Q5的源極連接后的結點連接二極管Dl陽極。特別地，所述開關管Q1、開關管Q2、開關管Q3、開關管Q4及開關管Q5均可選用絕緣柵雙極性晶體管。與傳統(tǒng)光伏并網逆變器相比，本發(fā)明電路結構簡單，沒有使用隔離變壓器，通過升降壓正弦半波電路將光伏電池組件輸出的直流電調制為正弦半波電流，通過全橋換相電路正弦半波電流轉換為與交流電網同相的正弦交流電，一級實現(xiàn)升降壓，減少了逆變器高頻工作的開關管數(shù)量，有效的降低了開關器件損耗，提高轉換效率。


圖1為本發(fā)明實施例一提供的光伏并網逆變器結構圖；圖2為本發(fā)明實施例二提供的光伏并網逆變器結構圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例一請參照圖1所示，本實施例中光伏并網逆變器包括升降壓正弦半波電路101和全橋換相電路102。所述升降壓正弦半波電路101與光伏電池組件PV連接，用于將光伏電池組件PV輸出的直流電調制為正弦半波電流，輸出給全橋換相電路102。所述升降壓正弦半波電路101包括電容Cl、開關管Q1、電感L1、二極管Dl及電容C2。需要說明的是，開關管Ql既可以選用場效應晶體管，也可以選用絕緣柵雙極性晶體管(IGBT)，本實施例僅以場效應晶體管為例進行說明。其中，所述電容Cl負極與光伏電池組件PV負極連接后的結點連接開關管Ql的源極，開關管Ql的漏極與電感LI 一端連接后的結點連接二極管Dl陽極，電感LI的另一端與電容C2 —端連接后的結點連接電容Cl正極，二極管Dl陰極與電容C2的另一端連接，電容Cl正極與光伏電池組件PV正極連接。該升降壓正弦半波電路101既可以做升壓變換又可以做降壓變換，三級管Ql按SPWM (Sinusoidal Pulse Width Modulation)方式高頻開關工作，將光伏電池組件PV輸出的直流電調制為正弦半波電流，輸出給全橋換相電路102。所述全橋換相電路102與升降壓正弦半波電路101、交流電網AC連接，用于將輸入的所述正弦半波電流轉換為與交流電網AC同相的正弦交流電，輸出給交流電網AC。所述全橋換相電路102包括開關管Q2、開關管Q3、開關管Q4及開關管Q5。需要說明的是，開關管Q2、開關管Q3、開關管Q4及開關管Q5既可以選用場效應晶體管，也可以選用絕緣柵雙極性晶體管，本實施例僅以場效應晶體管為例進行說明。其中，所述開關管Q2的漏極與開關管Q4的漏極連接后的結點連接二極管Dl陰極，開關管Q2的源極與開關管Q3的漏極連接并作為輸出端連接交流電網AC，開關管Q4的源極與開關管Q5的漏極連接并作為輸出端連接交流電網AC，開關管Q3的源極與開關管Q5的源極連接后的結點連接電容Cl正極。當開關管Q2、開關管Q5導通，開關管Q3、開關管Q4關斷時，全橋換相電路102輸出正弦電流的正半周期，當開關管Q2、開關管Q5關斷，開關管Q3、開關管Q4導通時，全橋換相電路102輸出正弦電流的負半周期。通過控制開關管Q2、開關管Q5和開關管Q3、開關管Q4的交替導通，將升降壓正弦半波電路101輸出的正弦半波電流轉換為與交流電網AC同相的正弦交流電，完成并網。實施例二請參照圖2所示，本實施例中光伏并網逆變器包括升降壓正弦半波電路201和全橋換相電路202。所述升降壓正弦半波電路201與光伏電池組件PV連接，用于將光伏電池組件PV輸出的直流電調制為正弦半波電流，輸出給全橋換相電路202。所述升降壓正弦半波電路201包括電容Cl、開關管Q1、電感L1、二極管Dl及電容C2。同樣的，開關管Ql既可以選用場效應晶體管，也可以選用絕緣柵雙極性晶體管，本實施例僅以場效應晶體管為例進行說明。其中，所述電容Cl正極與光伏電池組件PV正極連接后的結點連接開關管Ql的漏極，開關管Ql的源極與電感LI 一端連接后的結點連接二極管Dl陰極，電感LI的另一端與電容C2 —端連接后的結點連接電容Cl負極，二極管Dl陽極與電容C2的另一端連接，電容Cl負極與光伏電池組件PV負極連接。與實施例一原理相同，該升降壓正弦半波電路201既可以做升壓變換又可以做降壓變換，三級管Ql按SPWM方式高頻開關工作，將光伏電池組件PV輸出的直流電調制為正弦半波電流。所述全橋換相電路202與升降壓正弦半波電路201、交流電網AC連接，用于將輸入的所述正弦半波電流轉換為與交流電網AC同相的正弦交流電，輸出給交流電網AC。所述全橋換相電路202包括開關管Q2、開關管Q3、開關管Q4及開關管Q5。同樣的，開關管Q2、開關管Q3、開關管Q4及開關管Q5既可以選用場效應晶體管，也可以選用絕緣柵雙極性晶體管，本實施例僅以場效應晶體管為例進行說明。其中，所述開關管Q2的漏極與開關管Q4的漏極連接后的結點連接電容Cl負極，開關管Q2的源極與開關管Q3的漏極連接并作為輸出端連接交流電網AC，開關管Q4的源極與開關管Q5的漏極連接并作為輸出端連接交流電網AC，開關管Q3的源極與開關管Q5的源極連接后的結點連接二極管Dl陽極。與實施例一原理相同，當開關管Q2、開關管Q5導通，開關管Q3、開關管Q4關斷時，全橋換相電路202輸出正弦電流的正半周期，當開關管Q2、開關管Q5關斷，開關管Q3、開關管Q4導通時，全橋換相電路202輸出正弦電流的負半周期。通過控制開關管Q2、開關管Q5和開關管Q3、開關管Q4的交替導通，將升降壓正弦半波電路201輸出的正弦半波電流轉換為與交流電網AC同相的正弦交流電，完成并網功能。本發(fā)明的技術方案通過升降壓正弦半波電路將光伏電池組件輸出的直流電調制為正弦半波電流，通過全橋換相電路正弦半波電流轉換為與交流電網同相的正弦交流電，一級實現(xiàn)升降壓并且只使用一個高頻工作的開關管，降低了能量損耗，提高了轉換效率。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域技術人員而言，本發(fā)明可以有各種改動和變化。凡在本發(fā)明的精神和原理之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種光伏并網逆變器，其特征在于，包括升降壓正弦半波電路和全橋換相電路； 所述升降壓正弦半波電路與光伏電池組件連接，用于將光伏電池組件輸出的直流電調制為正弦半波電流，輸出給全橋換相電路； 所述全橋換相電路與升降壓正弦半波電路、交流電網連接，用于將輸入的所述正弦半波電流轉換為與交流電網同相的正弦交流電，輸出給交流電網。
2.根據權利要求1所述的光伏并網逆變器，其特征在于，所述升降壓正弦半波電路包括電容Cl、開關管Q1、電感L1、二極管Dl及電容C2，所述開關管Ql選用場效應晶體管； 其中，所述電容Cl負極與光伏電池組件負極連接后的結點連接開關管Ql的源極，開關管Ql的漏極與電感LI 一端連接后的結點連接二極管Dl陽極，電感LI的另一端與電容C2一端連接后的結點連接電容Cl正極，二極管Dl陰極與電容C2的另一端連接，電容Cl正極與光伏電池組件正極連接。
3.根據權利要求1所述的光伏并網逆變器，其特征在于，所述升降壓正弦半波電路包括電容Cl、開關管Q1、電感L1、二極管Dl及電容C2，所述開關管Ql選用場效應晶體管； 其中，所述電容Cl正極與光伏電池組件正極連接后的結點連接開關管Ql的漏極，開關管Ql的源極與電感LI 一端連接后的結點連接二極管Dl陰極，電感LI的另一端與電容C2一端連接后的結點連接電容Cl負極，二極管Dl陽極與電容C2的另一端連接，電容Cl負極與光伏電池組件負極連接。
4.根據權利要求2所述的光伏并網逆變器，其特征在于，所述全橋換相電路包括開關管Q2、開關管Q3、開關管Q4及開關管Q5，所述開關管Q2、開關管Q3、開關管Q4及開關管Q5選用場效應晶體管； 其中，所述開關管Q2的漏極與開關管Q4的漏極連接后的結點連接二極管Dl陰極，開關管Q2的源極與開關管Q3的漏極連接并作為輸出端連接交流電網，開關管Q4的源極與開關管Q5的漏極連接并作為輸出端連接交流電網，開關管Q3的源極與開關管Q5的源極連接后的結點連接電容Cl正極。
5.根據權利要求3所述的光伏并網逆變器，其特征在于，所述全橋換相電路包括開關管Q2、開關管Q3、開關管Q4及開關管Q5，所述開關管Q2、開關管Q3、開關管Q4及開關管Q5選用場效應晶體管； 其中，所述開關管Q2的漏極與開關管Q4的漏極連接后的結點連接電容Cl負極，開關管Q2的源極與開關管Q3的漏極連接并作為輸出端連接交流電網，開關管Q4的源極與開關管Q5的漏極連接并作為輸出端連接交流電網，開關管Q3的源極與開關管Q5的源極連接后的結點連接二極管Dl陽極。
6.根據權利要求2至5之一所述的光伏并網逆變器，其特征在于，所述開關管Q1、開關管Q2、開關管Q3、開關管Q4以及開關管Q5均可選用絕緣柵雙極性晶體管。
全文摘要
本發(fā)明公開一種光伏并網逆變器，其包括升降壓正弦半波電路和全橋換相電路。所述升降壓正弦半波電路與光伏電池組件連接，用于將光伏電池組件輸出的直流電調制為正弦半波電流，輸出給全橋換相電路。所述全橋換相電路與升降壓正弦半波電路、交流電網連接，用于將輸入的所述正弦半波電流轉換為與交流電網同相的正弦交流電，輸出給交流電網。與傳統(tǒng)光伏并網逆變器相比，本發(fā)明電路結構簡單，一級實現(xiàn)升降壓，減少了高頻工作的開關管數(shù)量，降低了能量損耗，提高了轉換效率。
文檔編號H02M7/521GK103066623SQ20131000995
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月11日 優(yōu)先權日2013年1月11日
發(fā)明者黃新東, 趙丹 申請人:無錫中潔能源技術有限公司