一種光伏并網(wǎng)逆變器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開提供了一種光伏并網(wǎng)逆變器。該光伏并網(wǎng)逆變器包括四個(gè)開光管，其中兩個(gè)開關(guān)管為高頻開關(guān)管，兩個(gè)開光管為低頻開光管，并且在電網(wǎng)電壓正半周期和負(fù)半周期內(nèi)均只有一個(gè)高頻開關(guān)管開通，降低了開光管的損耗，提高了電能的轉(zhuǎn)換效率。同時(shí)，該光伏并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使得光伏陣列和地之間存在的寄生電容的共模電壓保持不變，從而消除了共模電流，減少了安全隱患。
【專利說明】一種光伏并網(wǎng)逆變器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光伏發(fā)電領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種光伏并網(wǎng)逆變器。
【背景技術(shù)】
[0002]在能源的日益枯竭的情況相愛，開發(fā)和利用可再生能源越來越受到人們的重視。在眾多可再生能源中，太陽能光伏發(fā)電被認(rèn)為是當(dāng)前世界上最有發(fā)展前景的新能源技術(shù)。光伏逆變器作為光伏發(fā)電中的重要組成部分，主要用于將光伏陣列輸出的直流電轉(zhuǎn)為交流電。
[0003]現(xiàn)有的光伏逆變器主要包括隔離型并網(wǎng)逆變器和無隔離型并網(wǎng)逆變器。其中，隔離型并網(wǎng)逆變器主要通過隔離變壓器將直流側(cè)和交流側(cè)進(jìn)行電氣隔離，電能轉(zhuǎn)換效率低。非隔離型并網(wǎng)逆變器雖然通過省略隔離變壓器來提高電能轉(zhuǎn)換效率，但是由于光伏陣列和地之間存在寄生電容，寄生電容上共模電壓的變化匯總寄生電容上產(chǎn)生共模電流(漏電流)，從而使光伏并網(wǎng)逆變器存在安全隱患。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]有鑒于此，本實(shí)用新型提供一種光伏并網(wǎng)逆變器，以在保證電能轉(zhuǎn)換效率的同時(shí)，消除共模電流，減少安全隱患。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:
[0006]一種光伏并網(wǎng)逆變器，包括:光伏陣列、兩個(gè)高頻開關(guān)管、兩個(gè)低頻開關(guān)管、兩個(gè)電容、兩個(gè)二極管、兩個(gè)電感、電網(wǎng)以及控制所述高頻開關(guān)管和所述低頻開關(guān)管開通或關(guān)閉的控制電路；
[0007]其中，電容Cl的正極與所述光伏陣列的輸出端的正極節(jié)點(diǎn)相連，負(fù)極與所述光伏陣列的輸出端的負(fù)極節(jié)點(diǎn)相連；
[0008]高頻開關(guān)管S1、電感L2和低頻開關(guān)管S2串聯(lián)，且所述高頻開關(guān)管SI的正極與所述光伏陣列的輸出端的正極節(jié)點(diǎn)相連，所述低頻開關(guān)管S2的負(fù)極與所述光伏陣列的輸出端的負(fù)極節(jié)點(diǎn)相連；
[0009]高頻開關(guān)管S3、電感LI和低頻開關(guān)管S4串聯(lián)，且所述高頻開關(guān)管S3的正極與所述光伏陣列的輸出端的正極節(jié)點(diǎn)相連，所述低頻開關(guān)管S4的負(fù)極與所述光伏陣列的輸出端的負(fù)極節(jié)點(diǎn)相連；
[0010]二極管D2的負(fù)極與所述電感L2的電流輸入端相連，正極與所述低頻開關(guān)管S2的負(fù)極相連；
[0011]二極管Dl的負(fù)極與所述電感LI的電流輸入端相連，正極與所述低頻開關(guān)管S4的負(fù)極相連；
[0012]電容C2的一個(gè)接線端與所述高頻開關(guān)管SI的負(fù)極相連，另一個(gè)接線端與所述電感LI的電流輸入端相連；
[0013]所述電網(wǎng)的兩個(gè)接線端分別與所述電容C2的兩個(gè)接線端相連；
[0014]當(dāng)電網(wǎng)電壓正半周期內(nèi)，所述控制電路用于控制所述低頻開關(guān)管S4 —直開通，所述低頻開關(guān)管S2和所述高頻開關(guān)管S3 —直關(guān)閉，并對所述高頻開關(guān)管SI采用PWM調(diào)制；
[0015]當(dāng)電網(wǎng)電壓負(fù)半周期內(nèi)，所述控制電路用于控制所述低頻開關(guān)管S2 —直開通，所述高頻開關(guān)管SI和所述低頻開關(guān)管S4 —直關(guān)閉，并對所述高頻開關(guān)管S3采用PWM調(diào)制。
[0016]優(yōu)選的，還包括:連接于所述第二電容和所述電網(wǎng)之間的繼電器。
[0017]優(yōu)選的，所述控制電路以TMS320F2808芯片為核心。
[0018]優(yōu)選的，還包括:采集所述光伏陣列輸出電壓、所述電網(wǎng)電壓、所述光伏陣列輸出電流和所述光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流信號(hào)采集電路；
[0019]與所述信號(hào)采集電路相連，將所述信號(hào)采集電路采集到的電壓和電流轉(zhuǎn)換為所述控制電路可識(shí)別的控制信號(hào)的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路；
[0020]優(yōu)選的，所述信號(hào)采集電路包括:
[0021]采集所述光伏陣列輸出電壓和所述電網(wǎng)電壓差分電路；
[0022]采集所述光伏陣列輸出電流和所述光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流的電流傳感器。
[0023]優(yōu)選的，所述電流傳感器采用VAC電流傳感器。
[0024]經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型公開提供了一種光伏并網(wǎng)逆變器。該光伏并網(wǎng)逆變器包括四個(gè)開光管，其中兩個(gè)開關(guān)管為高頻開關(guān)管，兩個(gè)開光管為低頻開光管，并且在電網(wǎng)電壓正半周期和負(fù)半周期內(nèi)均只有一個(gè)高頻開關(guān)管開通，降低了開光管的損耗，提高了電能的轉(zhuǎn)換效率。同時(shí)，該光伏并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使得光伏陣列和地之間存在的寄生電容的共模電壓保持不變，從而消除了共模電流，減少了安全隱患。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1示出了本實(shí)用新型一種光伏并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2示出了控制電路對光伏并網(wǎng)逆變器的PWM調(diào)節(jié)模式示意圖；
[0028]圖3示出了電網(wǎng)電壓正半周期高頻開光管SI開通時(shí)的電流流向圖；
[0029]圖4示出了電網(wǎng)電壓正半周期高頻開關(guān)管SI閉合時(shí)的電流流向圖；
[0030]圖5示出了電網(wǎng)電壓負(fù)半周期高頻開光管S3開通時(shí)的電流流向圖；
[0031]圖6示出了電網(wǎng)電壓符半周期高頻開關(guān)管S3閉合時(shí)的電流流向圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0033]參見圖1示出了本實(shí)用新型一種光伏并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]由圖1可知，該光伏并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括:光伏陣列PV、兩個(gè)高頻開關(guān)管(SI和S3)、兩個(gè)低頻開關(guān)管(S2和S4)、兩個(gè)電容(LI和L2)、兩個(gè)二極管(Dl和D2)、兩個(gè)電感(LI和L2)以及電網(wǎng)。
[0035]其中，電容Cl的正極與光伏陣列PV的輸出端的正極節(jié)點(diǎn)相連，負(fù)極與光伏陣列PV的輸出端的負(fù)極節(jié)點(diǎn)相連。
[0036]聞?lì)l開關(guān)管S1、電感L2和低頻開關(guān)管S2串聯(lián)，且聞?lì)l開關(guān)管SI的正極與光伏陣列PV的輸出端的正極節(jié)點(diǎn)相連，低頻開關(guān)管S2的負(fù)極與光伏陣列PV的輸出端的負(fù)極節(jié)點(diǎn)相連。
[0037]高頻開關(guān)管S3、電感LI和低頻開關(guān)管S4串聯(lián)，且所述高頻開關(guān)管S3的正極與所述光伏陣列的輸出端的正極節(jié)點(diǎn)相連，所述低頻開關(guān)管S4的負(fù)極與所述光伏陣列的輸出端的負(fù)極節(jié)點(diǎn)相連。
[0038]二極管D2的負(fù)極與所述電感L2的電流輸入端相連，正極與所述低頻開關(guān)管S2的負(fù)極相連。
[0039]二極管Dl的負(fù)極與所述電感LI的電流輸入端相連，正極與所述低頻開關(guān)管S4的負(fù)極相連。
[0040]電容C2的一個(gè)接線端與所述高頻開關(guān)管SI的負(fù)極相連，另一個(gè)接線端與所述電感LI的電流輸入端相連。
[0041]所述電網(wǎng)的兩個(gè)接線端分別與所述電容C2的兩個(gè)接線端相連。
[0042]需要說明的是，在實(shí)際應(yīng)用中該光伏并網(wǎng)逆變器還包括控制高頻開關(guān)管和低頻開關(guān)管開通或關(guān)閉的控制電路(圖中未畫出)。
[0043]其工作原理如下:
[0044]當(dāng)電網(wǎng)電壓正半周期內(nèi)，該控制電路控制低頻開關(guān)管S4 一直開通，低頻開關(guān)管S2和高頻開關(guān)管S3 —直關(guān)閉，并對高頻開關(guān)管SI采用PWM調(diào)制。
[0045]當(dāng)電網(wǎng)電壓負(fù)半周期內(nèi)，所述控制電路用于控制所述低頻開關(guān)管S2 —直開通，所述高頻開關(guān)管SI和所述低頻開關(guān)管S4 —直關(guān)閉，并對所述高頻開關(guān)管S3采用PWM調(diào)制。
[0046]參見圖2?圖6，圖2示出了控制電路對光伏并網(wǎng)逆變器的PWM調(diào)節(jié)模式示意圖，圖3示出了電網(wǎng)電壓正半周期高頻開光管SI開通時(shí)的電流流向圖，圖4示出了電網(wǎng)電壓正半周期高頻開關(guān)管SI閉合時(shí)的電流流向圖，圖5示出了電網(wǎng)電壓負(fù)半周期高頻開光管S3開通時(shí)的電流流向圖，圖6示出了電網(wǎng)電壓符半周期高頻開關(guān)管S3閉合時(shí)的電流流向圖。
[0047]在電網(wǎng)電壓正半周期高頻開關(guān)管SI開通時(shí)，光伏并網(wǎng)逆變器的電流回路為:高頻開關(guān)管SI?電網(wǎng)?電感L2?低頻開關(guān)管S4?電容Cl ；
[0048]在電網(wǎng)電壓正半周期高頻開關(guān)管SI關(guān)斷時(shí)，此時(shí)的光伏并網(wǎng)逆變器的電流回路為:低頻開關(guān)管S4?二極管D2?電網(wǎng)?電感?LI ；
[0049]在電網(wǎng)電壓負(fù)半周期高頻開關(guān)管S3開通時(shí)，光伏并網(wǎng)逆變器的電流回路為:高頻開光管S3?電網(wǎng)?電感L2?低頻開關(guān)管S2?電容Cl;
[0050]在電網(wǎng)電壓負(fù)半周期高頻開關(guān)管S3關(guān)斷時(shí)，光伏并網(wǎng)逆變器的電流回路為:低頻開關(guān)管S2?二極管D2?電網(wǎng)?電感L2。
[0051]需要說明的是，在實(shí)際的應(yīng)用中為了實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)逆變器對電網(wǎng)的供電控制，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中還包括:設(shè)置在電容C2和電網(wǎng)之間的繼電器，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可通過控制該繼電器觸點(diǎn)的開通或閉合實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)逆變器與電網(wǎng)的通斷。
[0052]可選的，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，控制電路以TMS320F2808芯片為核心，通過控制H橋和續(xù)流回路使光伏逆變器輸出電流與電網(wǎng)電壓同相位，同時(shí)實(shí)現(xiàn)光伏陣列最大功率輸出和抑制漏電流，提高整個(gè)光伏系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率。
[0053]本實(shí)用新型采用兩個(gè)差分電路分別采集光伏陣列輸出電壓和電網(wǎng)電壓，同時(shí)采用兩個(gè)VAC電流傳感器分別采集光伏陣列的輸出電流和光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流，所有這些采集到的信號(hào)經(jīng)過信號(hào)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為TMS320F2808芯片的AD采用口可識(shí)別的信號(hào)，比如調(diào)理成O —3V之間的電壓信號(hào)，將此電壓信號(hào)輸入TMS320F2808芯片為核心的AD采樣口，并根據(jù)預(yù)先設(shè)置的控制策略輸出相應(yīng)的PWM脈沖。本實(shí)用新型采用鎖相環(huán)PLL技術(shù)獲取電網(wǎng)控制的角度信息，從而實(shí)現(xiàn)對光伏并網(wǎng)逆變器的PWM調(diào)制。
[0054]最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0055]本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0056]對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本申請。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本申請將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種光伏并網(wǎng)逆變器，其特征在于，包括:光伏陣列、兩個(gè)高頻開關(guān)管、兩個(gè)低頻開關(guān)管、兩個(gè)電容、兩個(gè)二極管、兩個(gè)電感、電網(wǎng)以及控制所述高頻開關(guān)管和所述低頻開關(guān)管開通或關(guān)閉的控制電路； 其中，電容Cl的正極與所述光伏陣列的輸出端的正極節(jié)點(diǎn)相連，負(fù)極與所述光伏陣列的輸出端的負(fù)極節(jié)點(diǎn)相連； 高頻開關(guān)管S1、電感L2和低頻開關(guān)管S2串聯(lián)，且所述高頻開關(guān)管SI的正極與所述光伏陣列的輸出端的正極節(jié)點(diǎn)相連，所述低頻開關(guān)管S2的負(fù)極與所述光伏陣列的輸出端的負(fù)極節(jié)點(diǎn)相連； 高頻開關(guān)管S3、電感LI和低頻開關(guān)管S4串聯(lián)，且所述高頻開關(guān)管S3的正極與所述光伏陣列的輸出端的正極節(jié)點(diǎn)相連，所述低頻開關(guān)管S4的負(fù)極與所述光伏陣列的輸出端的負(fù)極節(jié)點(diǎn)相連； 二極管D2的負(fù)極與所述電感L2的電流輸入端相連，正極與所述低頻開關(guān)管S2的負(fù)極相連； 二極管Dl的負(fù)極與所述電感LI的電流輸入端相連，正極與所述低頻開關(guān)管S4的負(fù)極相連； 電容C2的一個(gè)接線端與所述高頻開關(guān)管SI的負(fù)極相連，另一個(gè)接線端與所述電感LI的電流輸入端相連； 所述電網(wǎng)的兩個(gè)接線端分別與所述電容C2的兩個(gè)接線端相連； 當(dāng)電網(wǎng)電壓正半周期內(nèi)，所述控制電路用于控制所述低頻開關(guān)管S4 —直開通，所述低頻開關(guān)管S2和所述高頻開關(guān)管S3 —直關(guān)閉，并對所述高頻開關(guān)管SI采用PWM調(diào)制； 當(dāng)電網(wǎng)電壓負(fù)半周期內(nèi)，所述控制電路用于控制所述低頻開關(guān)管S2 —直開通，所述高頻開關(guān)管SI和所述低頻開關(guān)管S4 —直關(guān)閉，并對所述高頻開關(guān)管S3采用PWM調(diào)制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏并網(wǎng)逆變器，其特征在于，還包括:連接于所述第二電容和所述電網(wǎng)之間的繼電器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏并網(wǎng)逆變器，其特征在于，所述控制電路以TMS320F2808芯片為核心。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏并網(wǎng)逆變器，其特征在于，還包括:采集所述光伏陣列的輸出電壓、所述電網(wǎng)的電壓、所述光伏陣列的輸出電流和所述光伏并網(wǎng)逆變器的輸出電流的信號(hào)采集電路； 與所述信號(hào)采集電路相連，將所述信號(hào)采集電路采集到的電壓和電流轉(zhuǎn)換為所述控制電路可識(shí)別的控制信號(hào)的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光伏并網(wǎng)逆變器，其特征在于，所述信號(hào)采集電路包括: 采集所述光伏陣列的輸出電壓和所述電網(wǎng)的電壓的差分電路； 采集所述光伏陣列的輸出電流和所述光伏并網(wǎng)逆變器的輸出電流的電流傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光伏并網(wǎng)逆變器，其特征在于，所述電流傳感器采用VAC電流傳感器。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK203933039SQ201420091528
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年3月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月3日
【發(fā)明者】楊勇, 朱彬彬, 謝門喜, 陶雪慧 申請人:蘇州大學(xué)