一種光伏并網(wǎng)微逆變器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種光伏并網(wǎng)微逆變器，包括反激變換電路，逆變電路，輸出濾波電路。該反激變換電路的第一個優(yōu)點是可對每個微型逆變器進(jìn)行單獨控制，分別確定并聯(lián)微型逆變器并網(wǎng)電流。反激變換電路的另一個優(yōu)點是提出了一種新型的功率解耦電路，以消除出現(xiàn)在直流輸入母線上的低頻功率脈動，并實現(xiàn)采用薄膜電容代替原有技術(shù)中直流輸入母線側(cè)的電解電容。薄膜電容使得逆變器的壽命延長，穩(wěn)定性提高，并有利于實現(xiàn)最大功率點跟蹤（MPPT）。系統(tǒng)所采用的解耦電路還可抑制變壓器漏感對電路的影響，因此電路中可不附加漏感吸收電路，從而實現(xiàn)功率級緊湊，工作效率高，體積小的光伏并網(wǎng)微逆變器。
【專利說明】—種光伏并網(wǎng)微逆變器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于微逆變器及其控制領(lǐng)域，涉及一種太陽能光伏并網(wǎng)微型逆變器，特別涉及一種具有功率解耦功能的光伏并網(wǎng)微型逆變器。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能具有儲量的“無限性”、存在普遍性、開發(fā)利用清潔性及逐漸顯露的經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)勢，它的開發(fā)利用是最終解決常規(guī)能源，特別是化石能源帶來的能源短缺、環(huán)境污染和溫室效應(yīng)等問題的有效途徑，是人類理想的替代能源。
[0003]在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，光伏并網(wǎng)逆變器是連接光伏模塊與電網(wǎng)的橋梁，它不僅要實時控制光伏模塊的輸出以保證系統(tǒng)工作在最大功率點，同時還要向電網(wǎng)提供高品質(zhì)的入網(wǎng)電流，因此光伏并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)將直接影響系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)換的效率及其他設(shè)備的容量選擇與合理配置。
[0004]在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，光伏組件在每一光照和穩(wěn)定條件下都會產(chǎn)生特定的功率，而傳輸?shù)诫娋W(wǎng)的瞬時功率卻含有兩倍工頻的功率脈動。光伏板輸出功率與電網(wǎng)輸入功率瞬時值不匹配是單相并網(wǎng)逆變器中普遍存在的現(xiàn)象。為解決輸入輸出功率瞬時值不匹配問題，以往技術(shù)通常采用將大容量的電解電容并聯(lián)在光伏組件兩側(cè)，用于平抑逆變器輸入電壓和平衡逆變器的瞬時輸入輸出功率，即所謂的功率解耦。然而，電解電容的壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于光伏組件的使用壽命，從而縮短了逆變器系統(tǒng)的整體壽命，也降低了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性。
實用新型內(nèi)容
[0005]技術(shù)問題:本實用新型的目的是針對【背景技術(shù)】中光伏并網(wǎng)逆變器存在的缺陷，提供了一種通過采用功率解耦技術(shù)實現(xiàn)薄膜電容代替電解電容，從而延長微逆變器的壽命，提高光伏并網(wǎng)逆變器運行效率的光伏并網(wǎng)微逆變器。
[0006]技術(shù)方案:本實用新型的光伏并網(wǎng)微逆變器，包括功率解耦電路、反激變換器、逆變電路和輸出濾波電路，功率解耦電路包括解耦開關(guān)管、第一解耦二極管、第二解耦二極管和解耦電容，解耦開關(guān)管的源極同時與第二解耦二極管的陰極和解耦電容的一端連接，解耦電容的另一端與第一解耦二極管的陽極連接，解耦開關(guān)管的漏極與第一解耦二極管的陰極連接，第二解耦二極管的陽極與反激變換器連接。
[0007]本實用新型的光伏并網(wǎng)微逆變器中，反激變換器包括反激變壓器、原邊開關(guān)管、第一副邊二極管、第二副邊二極管；反激變壓器的原邊繞組的同名端同時與輸入二極管的陰極和解耦開關(guān)管的漏極連接，反激變壓器的原邊繞組的非同名端同時與原邊開關(guān)管的漏極和第二解耦二極管的陽極連接；原邊開關(guān)管的源極與第一解耦二極管的陽極連接，同時通過解耦電容與第二解耦二極管的陰極連接；反激變壓器的第一副邊繞組的非同名端與第一副邊二極管的陽極連接，反激變壓器的第一副邊繞組的同名端與第二副邊繞組的非同名端連接，同時還與輸出濾波電容的一端連接；反激變壓器的第二副邊繞組的同名端與第二副邊二極管的陰極相連接；第一副邊二極管的陰極與逆變電路連接，第二副邊二極管的陽極與逆變電路連接。
[0008]本實用新型的光伏并網(wǎng)微逆變器中，逆變電路的輸入端與反激變壓器二次側(cè)相連；逆變電路包括第一逆變開關(guān)管和第二逆變開關(guān)管，第一逆變開關(guān)管的漏極與第一副邊二極管的陰極相連，第二逆變開關(guān)管的源極與第二副邊二極管的陽極連接；第一逆變開關(guān)管的源極和第二逆變開關(guān)管的漏極，均同時與輸出濾波電路的輸出濾波電容和輸出濾波電感相連；逆變電路中的兩個開關(guān)管由驅(qū)動信號控制，以工頻為周期交替導(dǎo)通。
[0009]有益效果:本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點:
[0010]本實用新型的具有功率解耦功能的微逆變器，結(jié)合反激變換器的特點，采用光伏組件輸出側(cè)的解耦方式。通過具有功率解耦功能的電路拓?fù)?，采用薄膜電容代替電解電容來實現(xiàn)功率解耦技術(shù)，從而提高逆變器使用壽命及穩(wěn)定性。采用高頻變壓器來實現(xiàn)電氣隔離，并采用高頻軟開關(guān)技術(shù)在不增加開關(guān)損耗的前提下提高開關(guān)頻率。
[0011]本實用新型采用一種新型的功率解耦電路，以消除出現(xiàn)在直流輸入母線上的低頻功率脈動，實現(xiàn)光伏陣列輸出功率與逆變器輸出并網(wǎng)功率的解耦，并實現(xiàn)直流輸入母線和功率解電路都采用薄膜電容。由于薄膜電容具有比電解電容器更長的的壽命，使得逆變器的在聞溫條件下的壽命能夠延長，提聞了穩(wěn)定性，有利于實現(xiàn)最大功率點跟蹤(MPPT)。同時變壓器中的漏感可以由解耦電路本身的處理，實現(xiàn)元件數(shù)量少，功率級緊湊，工作效率高，體積小的光伏并網(wǎng)微逆變器。
[0012]本實用新型通過對解耦電路的控制，即可實現(xiàn)元件數(shù)量少，功率級緊湊，工作效率高，體積小的光伏并網(wǎng)逆變器，反激變壓器采用斷續(xù)電流模式(DCM)對勵磁電流進(jìn)行控制，實現(xiàn)原邊開關(guān)管零電流開通(ZCS)，同時避免第一副邊二極管和第二副邊二極管的反向恢復(fù)損耗；解耦電容作為儲能元件以及緩沖電容回收變壓器的漏感能量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型光伏并網(wǎng)微逆變器的電路原理圖；
[0014]圖2為本實用新型的光伏并網(wǎng)微逆變器工作在第一模式下的等效電路圖；
[0015]圖3為本實用新型的光伏并網(wǎng)微逆變器工作在第二模式下的等效電路圖。
[0016]圖中有:功率解耦電路10、反激變換器20、逆變電路30和輸出濾波電路40，包括，太陽能光伏陣列Vpv，輸入濾波電容Cd。，解耦開關(guān)管S2、第一解耦二極管D1、第二解耦二極管D2、解耦電容Cx，輸入二極管D3,反激變壓器T、原邊開關(guān)管S1、第一副邊二極管D4、第二副邊二極管D5,第一逆變開關(guān)管Sac;1,第二逆變開關(guān)管Sac;2,輸出濾波電容Cf、輸出濾波電感Lf ;太陽能光伏陣列的輸出功率Pd。，并網(wǎng)逆變器的輸出功率Pa。，電網(wǎng)電壓Ua。，電網(wǎng)電流ia。，反激變壓器T的勵磁電流iu，副邊電流i2，原邊開關(guān)管S1的占空比Ds1、解f禹開關(guān)管S2的占空比Ds2、第一逆變開關(guān)管Sael的占空比Dsael、第二逆變開關(guān)管Sae2的占空比DSac;2。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合具體實施例和說明書附圖來進(jìn)一步闡述本實用新型。
[0018]參照圖1，本實用新型的一種具有功率解耦功能的光伏并網(wǎng)微逆變器，它包括一個功率解耦電路10，反激變換器20，逆變電路30，輸出濾波電路40 ;太陽能光伏陣列Vpv通過一并聯(lián)在太陽能光伏陣列的輸出電壓上的輸入濾波電容cd。并經(jīng)過一輸入二極管D3與功率解耦電路10的輸入端相連接；反激變壓器20的輸出端與逆變電路30相連接，逆變電路30與輸出濾波電路40相連接；功率解耦電路10的輸出端與反激變換器20的原邊相連接。
[0019]功率解耦電路10包括一個解耦開關(guān)管S2、第一解耦二極管D1、第二解耦二極管D2、一個解耦電容Cx ;第一解耦二極管D1的陰極經(jīng)輸入二極管D3與太陽能光伏陣列Vpv的輸出電壓的正極性端以及輸入濾波電容Cd。的一端連接；第一解耦二極管D1的陽極與太陽能光伏陣列Vpv的輸出電壓的負(fù)極性端以及輸入濾波電容Cd。的另一端連接；解耦開關(guān)管S2的漏極經(jīng)輸入二極管D3與光伏陣列Vpv的輸出電壓的正極性端和輸入濾波電容Cd。連接，解耦開關(guān)管S2的源極同時與第二解耦二極管D2的陰極和解耦電容Cx的一端連接；解耦電容Cx的另一端與太陽能光伏陣列Vpv的輸出電壓的負(fù)極性端和輸入濾波電容Cd。的另一端連接；第二解耦二極管D2的陰極與解耦電容Cx的一端相連接；第二解耦二極管D2的陽極與反激變換器20的原邊開關(guān)管S1的漏極相連接。
[0020]本實用新型的光伏并網(wǎng)微逆變器中，反激變換器20包括反激變壓器T、原邊開關(guān)管S1、第一副邊二極管D4、第二副邊二極管D5 ;反激變壓器T的原邊繞組的同名端經(jīng)輸入二極管D3與太陽能光伏陣列Vpv的輸出電壓的正極性端和輸入濾波電容Cd。的一端連接，原邊繞組T的非同名端同時與原邊開關(guān)管S1的漏極和第二解耦二極管D2的陽極連接；原邊開關(guān)管S1的源極同時與輸入濾波電容Cd。的另一端好太陽能光伏陣列Vpv的輸出電壓的負(fù)極性端連接；反激變壓器T的第一副邊繞組的非同名端與第一副邊二極管D4的陽極連接，反激變壓器T的第一副邊繞組的同名端與輸出濾波電容Cf的一端連接；反激變壓器T的第二副邊繞組的非同名端與輸出濾波電容Cf的一端連接，反激變壓器T的第二副邊繞組的同名端與第二副邊二極管D5的陰極相連接；第一副邊二極管D4的陰極與第一逆變開關(guān)管Saca的漏極連接；第二副邊二極管D5的陽極與第二逆變開關(guān)管Sac;2的源極相連接。
[0021]逆變電路30是由兩個開關(guān)管構(gòu)成的工頻極性轉(zhuǎn)換電路，包括第一逆變開關(guān)管Saca，第二逆變開關(guān)管Sac;2 ;第一逆變開關(guān)管Saca的源極和第二逆變開關(guān)管sac;2的漏極，均同時與輸出濾波電路40的輸出濾波電容Cf和輸出濾波電感Lf相連；兩個開關(guān)管由驅(qū)動信號控制，以工頻為周期交替驅(qū)動。
[0022]輸出濾波電路40包括輸出濾波電容Cf和輸出濾波電感Lf ;輸出濾波電容Cf的一端與濾波電感Lf的一端相連接，并同時與第一逆變開關(guān)管Saca的源極和第二逆變開關(guān)管Sac;2的漏極連接；輸出濾波電感Lf的另一端與電網(wǎng)的一端連接；輸出濾波電容Cf的另一端與電網(wǎng)Ugrid的另一端連接。
[0023]本實用新型的光伏并網(wǎng)微逆變器中，解耦電容Cx作為儲能元件以及緩沖電容回收變壓器的漏感能量；在太陽能光伏陣列Vpv的輸出電壓的正極性端增加輸入二極管D3以防止解耦電容Cx中的反向電流流入光伏陣列。第一副邊二極管D4和第一逆變開關(guān)管Saca相串聯(lián)來實現(xiàn):(1)阻止任一副邊繞組在每半個工頻周期中輸出功率；(2)輸出平均電流調(diào)制為正弦波形輸入電網(wǎng)。輸入濾波電容Cd。、解耦電容Cx及輸出濾波電容Cf為非電解電容。
【權(quán)利要求】
1.一種光伏并網(wǎng)微逆變器，其特征在于，該逆變器包括依次連接的功率解耦電路(10),反激變換器(20)、逆變電路(30)和輸出濾波電路(40)，所述功率解耦電路(10)包括解耦開關(guān)管(S2)、第一解耦二極管(隊)、第二解耦二極管(D2)和解耦電容(Cx)，所述解耦開關(guān)管(S2)的源極同時與第二解耦二極管(D2)的陰極和解耦電容(Cx)的一端連接，解耦電容(Cx)的另一端與第一解耦二極管(D1)的陽極連接，解耦開關(guān)管(S2)的漏極與第一解耦二極管(D1)的陰極連接，第二解耦二極管(D2)的陽極與反激變換器(20)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏并網(wǎng)微逆變器，其特征在于，所述反激變換器(20)包括反激變壓器(T)、原邊開關(guān)管(S1X第一副邊二極管(D4)、第二副邊二極管(D5);所述反激變壓器(T)的原邊繞組的同名端同時與輸入二極管(D3)的陰極和解耦開關(guān)管(S2)的漏極連接，反激變壓器(T)原邊繞組的非同名端同時與原邊開關(guān)管(S1)的漏極和第二解耦二極管(D2)的陽極連接；所述原邊開關(guān)管(S1)的源極與第一解耦二極管(D1)的陽極連接，同時通過所述解耦電容(Cx)與第二解耦二極管(D2)的陰極連接；所述反激變壓器(T)的第一副邊繞組的非同名端與所述第一副邊二極管(D4)的陽極連接，所述反激變壓器(T)的第一副邊繞組的同名端與第二副邊繞組的非同名端連接，同時還與輸出濾波電容(Cf)的一端連接；所述反激變壓器(T)的第二副邊繞組的同名端與第二副邊二極管(D5)的陰極相連接；所述第一副邊二極管(D4)的陰極與逆變電路(30)連接，所述第二副邊二極管(D5)的陽極與逆變電路(30)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏并網(wǎng)微逆變器，其特征在于，所述逆變電路(30)包括第一逆變開關(guān)管(Sacl)和第二逆變開關(guān)管(Sac;2)，第一逆變開關(guān)管(Sacl)的漏極與第一副邊二極管(D4)的陰極相連，第二逆變開關(guān)管(Sae2)的源極與第二副邊二極管(D5)的陽極連接；所述第一逆變開關(guān)管(Sacl)的源極和第二逆變開關(guān)管(Sac;2)的漏極，均同時與輸出濾波電路(40)的輸出濾波電容(Cf)和輸出濾波電感(Lf)相連；所述第一逆變開關(guān)管(Saca)和第二逆變開關(guān)管(Sae2)由驅(qū)動信號控制，以工頻為周期交替導(dǎo)通。
【文檔編號】H02J3/38GK203675000SQ201320789086
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】時斌, 楊露露, 王旭, 楊林, 王海潛, 謝珍建, 祁萬春 申請人:東南大學(xué)