一種兩級式非隔離光伏并網(wǎng)逆變器及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種兩級式非隔離光伏并網(wǎng)逆變器及其控制方法，屬于電力電子變換器技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著能源危機和環(huán)境污染問題日益嚴重，太陽能、風能、燃料電池等新能源發(fā)電技術成為世界各國關注和研究的熱點。新能源發(fā)電系統(tǒng)按照是否與公共電網(wǎng)相連，分為并網(wǎng)運行和獨立運行兩種方式。其中，并網(wǎng)運行是新能源發(fā)電應用最普遍的方式，而并網(wǎng)逆變器作為新能源并網(wǎng)系統(tǒng)中的關鍵部件，提高其變換效率具有重要意義。
[0003]傳統(tǒng)的兩級式光伏并網(wǎng)逆變器，光伏組件串輸出的功率需要全部經(jīng)過直流變換器升壓，再經(jīng)并網(wǎng)逆變器送入電網(wǎng)。因此，光伏組件串輸出的所有功率均需經(jīng)過兩級變換。針對上述問題，中國發(fā)明專利“CN104638971 ”提出在光伏組件串輸出端引入直流旁路支路，當光伏組件串輸出電壓大于電網(wǎng)電壓絕對值的瞬時值時，光伏組件串的輸出功率通過直流旁路支路和并網(wǎng)逆變器送入電網(wǎng)，減小了功率變換級數(shù)。但是，該方法需要兩個母線電容支路，且第二母線電容耐壓需大于電網(wǎng)電壓的峰值。另一方面，該方案中的并網(wǎng)逆變器拓撲為傳統(tǒng)橋式逆變器，故采用單極性SPWM調(diào)制時，存在漏電流的問題。
[0004]因此，有必要研究一種低母線電容電壓應力、低漏電流的光伏并網(wǎng)逆變器及其控制方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種兩級式非隔離光伏并網(wǎng)逆變器及其控制方法。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是:
一種兩級式非隔離光伏并網(wǎng)逆變器，其特征在于:包括第一直流母線電容、第二直流母線電容(仏2)、直流功率變換電路(1)和全橋功率變換電路(2);所述第一直流母線電容的正極分別與光伏組件串(^)的正輸出端、第二直流母線電容(仏2)的負極、直流功率變換電路(1)的第一連接端和全橋功率變換電路(2)的第一輸入端連接；所述第一直流母線電容的負極分別與光伏組件串(^)的負輸出端、直流功率變換電路(1)的第二連接端和全橋功率變換電路(2)的第二輸入端連接；所述第二直流母線電容(42)的正極分別與直流功率變換電路(1)的第三連接端和全橋功率變換電路(2)的第三輸入端連接；所述全橋功率變換電路(2)的兩個輸出端外接電網(wǎng)。
[0007]所述全橋功率變換電路(2)包括高壓功率變換電路(21)和低壓功率傳輸支路(22)；
所述高壓功率變換電路(21)包括第一功率開關管(5；)、第二功率開關管(&)、第三功率開關管(?)、第四功率開關管(?)、第一功率二極管(Zp、第二功率二極管(Zp、第一濾波電感(Zfl)、第二濾波電感(Zf2)和濾波電容(); 所述低壓功率傳輸支路(22)的第一連接端作為全橋功率變換電路(2)的第一輸入端；所述第一功率開關管(5；)的漏極分別與第二功率開關管(?)的漏極共連作為全橋功率變換電路(2)的第三連接端；
所述第一功率開關管(5；)的源極分別與低壓功率傳輸支路(22 )的第二連接端、第一功率二極管(Zp的陰極和第一濾波電感(Zfl)的一端連接；
所述第二功率開關管(&)的源極分別與低壓功率傳輸支路(22)的第三連接端、第二功率二極管(爲)的陰極和第二濾波電感(&2)的一端連接；
所述第一功率二極管(A)的陽極分別與第二功率二極管(爲)的陽極、第三功率開關管(^)的源極、第四功率開關管(?)的源極共連作為全橋功率變換電路(2)的第二輸入端；所述第一濾波電感(Zfl)的另一端分別與第三功率開關管(幻的漏極、濾波電容(φ的一端共連作為全橋功率變換電路(2)的其中一個輸出端和電網(wǎng)(yg)的一端連接；
所述第二濾波電感(Zf2)的另一端分別與第四功率開關管(幻的漏極、濾波電容(Φ的另一端共連作為全橋功率變換電路(2)的另一個輸出端和電網(wǎng)(?)的另一端連接。
[0008]所述低壓功率傳輸支路(22)包括第四功率二極管(0)、第五功率二極管(爲)、第五功率開關管($)和第六功率開關管(S);
所述第四功率二極管(忍)的陽極分別與第五功率二極管(爲)的陽極共連作為低壓功率傳輸支路(22)的第一連接端；
所述第四功率二極管(A)的陰極與第五功率開關管(?)的漏極連接，所述第五功率開關管(?)的源極作為低壓功率傳輸支路(22)的第二連接端；
所述第五功率二極管(爲)的陰極與第六功率開關管(^)的漏極連接，所述第六功率開關管(^)的源極作為低壓功率傳輸支路(22)的第三連接端。
[0009]所述低壓功率傳輸支路(22)包括第四功率二極管(忍)、第五功率開關管(?)和第六功率開關管(S);
所述第四功率二極管(4)的陽極作為低壓功率傳輸支路(22)的第一連接端，所述第四功率二極管(4)的陰極分別與第五功率開關管(^5)的漏極和第六功率開關管(&)的漏極連接；
所述第五功率開關管(?)的源極作為低壓功率傳輸支路(22)的第二連接端；
所述第六功率開關管(^)的源極作為低壓功率傳輸支路(22)的第三連接端。
[0010]所述直流功率變換電路(1)為升壓變換電路，輸出電壓和輸入電壓同極性。
[0011]所述直流功率變換電路(1)包括儲能電感(4)，第七功率開關管(5；)和第三功率二極管(/?)；
所述儲能電感(A )的一端作為直流功率變換電路(1)的第一連接端；
所述第七功率開關管(S)的源極作為直流功率變換電路(1)的第二連接端；
所述第三功率二極管(祝)陰極作為直流功率變換電路(1)的第三連接端；所述第三功率二極管(/?)的陽極分別與儲能電感(A)的另一端和第七功率開關管($)的漏極連接。
[0012]光伏組件串(?)電壓高于電網(wǎng)(?)電壓絕對值的峰值時，直流功率變換電路(1)不工作，第一功率開關管(5；)和第二功率開關管(?)的驅(qū)動信號均為低電平；
光伏組件串(?)電壓低于電網(wǎng)(?)電壓絕對值的峰值時，直流功率變換電路(1)工作，第一直流母線電容和第二直流母線電容(仏2)電壓紙盒等于直流變換電路(1)的輸出電壓。
[0013]—種兩級式非隔離光伏并網(wǎng)逆變器，其特征在于:包括第一直流母線電容(40、第二直流母線電容(‘2)、直流功率變換電路(1)和全橋功率變換電路(2);所述第一直流母線電容的正極分別與光伏組件串(^)的正輸出端、直流功率變換電路(1)的第一連接端和全橋功率變換電路(2)的第一輸入端連接；所述第一直流母線電容的負極分別與光伏組件串(^)的負輸出端、第二直流母線電容(仏2)的正極、直流功率變換電路(1)的第二連接端和全橋功率變換電路(2)的第二輸入端連接；所述第二直流母線電容(仏2)的負極分別與直流功率變換電路(1)的第三連接端和全橋功率變換電路(2)的第三輸入端連接；所述全橋功率變換電路(2)的兩個輸出端外接電網(wǎng)。
[0014]所述全橋功率變換電路(2)包括高壓功率變換電路(21)和低壓功率傳輸支路(22)；
所述高壓功率變換電路(21)包括第一功率開關管(5；)、第二功率開關管(&)、第三功率開關管(?)、第四功率開關管(?)、第一功率二極管(Zp、第二功率二極管(Zp、第一濾波電感(Zfl)、第二濾波電感(Zf2)和濾波電容();
所述低壓功率傳輸支路(22)的第一連接端作為全橋功率變換電路(2)的第二輸入端；所述第一功率開關管(5；)的源極分別與第二功率開關管(?)的源極共連作為全橋功率變換電路(2)的第三輸入端；
所述第一功率開關管(5；)的漏極分別與低壓功率傳輸支路(22 )的第二連接端、第一功率二極管(Zp的陽極和第一濾波電感(Zfl)的一端連接；
所述第二功率開關管(&)的漏極分別與低壓功率傳輸支路(22)的第三連接端、第二功率二極管(爲)的陽極和第二濾波電感(々2)的一端連接；
所述第一功率二極管(A)的陰極分別與第二功率二極管(爲)的陰極、第三功率開關管(^)的漏極、第四功率開關管(?)的漏極共連作為全橋功率變換電路(2)的第一輸入端；所述第一濾波電感(Zfl)的另一端分別與第三功率開關管(^3)的源極、濾波電容(φ的一端和電網(wǎng)(?)的一端連接；
所述第二濾波電感(Zf2)的另一端分別與第四功率開關管(幻的源極、濾波電容(Φ的另一端和電網(wǎng)(?)的另一端連接。
[0015]所述低壓功率傳輸支路(22)包括第四功率二極管(0)、第五功率二極管(爲)、第五功率開關管($)和第六功率開關管(S);
所述第四功率二極管(忍)的陰極與第五功率二極管(爲)的陰極共連作為低壓功率傳輸支路(22)的第一連接端；
所述第四功率二極管(A)的陽極與第五功率開關管(?)的源極連接，所述第五功率開關管(?)的漏極作為低壓功率傳輸支路(22)的第二連接端；
所述第五功率二極管(爲)的陽極與第六功率開關管(^)的源極連接，所述第六功率開關管(^)的漏極作為低壓功率傳輸支路(22)的第三連接端。
[0016]所述低壓功率傳輸支路(22)包括第四功率二極管(忍)、第五功率開關管(?)和第六功率開關管(S);
所述第四功率二極管(4)的陰極作為低壓功率傳輸支路(22)的第一連接端，所述第四功率二極管(Z?4)的陽極分別與第五功率開關管(?)的源極和第六功率開關管(S)的源極連接；
所述第五功率開關管(?)的漏極作為低壓功率傳輸支路(22)的第二連接端；
所述第六功率開關管(^