H5-d型非隔離光伏并網(wǎng)逆變器及其調(diào)制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光伏發(fā)電逆變領(lǐng)域，具體涉及一種H5-D型非隔離光伏并網(wǎng)逆變器及其 調(diào)制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 人類(lèi)對(duì)環(huán)境問(wèn)題的認(rèn)識(shí)日益提升以及能源危機(jī)的步步逼近加快了對(duì)新能源的探 索步伐及利用技術(shù)的發(fā)展，在此背景下，太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。作為太陽(yáng)能發(fā) 電系統(tǒng)的核心裝置光伏并網(wǎng)逆變器理所當(dāng)然成為了關(guān)鍵技術(shù)，然而常用的帶變壓器隔離型 光伏逆變器由于體積大、成本高、效率低等缺點(diǎn)在中小功率場(chǎng)合的適用度并不高。無(wú)變壓器 非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器因其成本低、體積小、效率高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛用于單相并網(wǎng)光伏發(fā) 電系統(tǒng)。但是，由于系統(tǒng)沒(méi)有電氣隔離光伏陣列會(huì)通過(guò)對(duì)地寄生電容形成一個(gè)電流通路，從 而產(chǎn)生共模電流，它會(huì)增加系統(tǒng)損耗，降低并網(wǎng)電流質(zhì)量以及帶來(lái)嚴(yán)重的電磁干擾問(wèn)題和 人身安全問(wèn)題。
[0003] 為解決光伏陣列對(duì)地電容產(chǎn)生的共模電流問(wèn)題，近年來(lái)提出了一些特殊逆變器拓 撲包括H5、HERIC和H6等，其中H5拓?fù)湓谝种乒材ｋ娏鲿r(shí)，其續(xù)流期間存在電位不平衡問(wèn)題， 共模電壓產(chǎn)生高頻波動(dòng)，降低了共模電流的抑制效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問(wèn)題之一。
[0005] 為此，本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提出一種H5-D型非隔離光伏并網(wǎng)逆變器。
[0006] 本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提出一種H5-D型非隔離光伏并網(wǎng)逆變器的調(diào)制方法。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例公開(kāi)了一種H5-D型非隔離光伏并網(wǎng)逆變器， 包括光伏電池 (PV )，光伏電池(PV)的兩端并聯(lián)有輸入濾波電容（1 )，光伏電池(PV)的兩端與 H5型逆變環(huán)節(jié)(3)連接，輸入濾波電容（1)與H5型逆變環(huán)節(jié)（3)之間還連接有中點(diǎn)鉗位開(kāi)關(guān) (2)，H5型逆變環(huán)節(jié)(3)通過(guò)濾波器(4)與電網(wǎng)(V grid)連接。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的H5-D型非隔離光伏并網(wǎng)逆變器，由五個(gè)開(kāi)關(guān)管和一個(gè)二極管 構(gòu)成，能夠保證共模電壓恒定，具有較好的共模電流抑制效果，在單極SPWM調(diào)制下其中兩個(gè) 開(kāi)關(guān)管工作在工頻狀態(tài)，較大地降低了成本和損耗，且工作在高頻的開(kāi)關(guān)管不需要設(shè)置死 區(qū)，有利于降低并網(wǎng)電流諧波含量。
[0009] 另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的H5-D型非隔離光伏并網(wǎng)逆變器，還可以具有如下 附加的技術(shù)特征：
[0010] 進(jìn)一步地，所述輸入濾波電容（1)包括相互串聯(lián)的第一濾波電容(C1)和第二濾波 電容(C2);所述H5型逆變環(huán)節(jié)(3)包括第一開(kāi)關(guān)管(S 1)、第二開(kāi)關(guān)管(S2)、第三開(kāi)關(guān)管（S3)、 第四開(kāi)關(guān)管（S 4)和第五開(kāi)關(guān)管（S5)，第一開(kāi)關(guān)管（S1)和第三開(kāi)關(guān)管（S3)的漏極與光伏電池 (PV)的正極連接，第二開(kāi)關(guān)管(S 2)和第四開(kāi)關(guān)管(S4)的源極與第五開(kāi)關(guān)管(S5)的漏極連接， 第五開(kāi)關(guān)管的源極與光伏電池(PV)的負(fù)極連接，第一開(kāi)關(guān)管(S 1)的源極與第二開(kāi)關(guān)管(S2) 的漏極連接，第三開(kāi)關(guān)管(S3)的源極與第四開(kāi)關(guān)管(S4)的漏極連接;所述中點(diǎn)鉗位開(kāi)關(guān)(2) 為二極管(VD1),二極管(VD1)的正極與第二開(kāi)關(guān)管(S2)和第四開(kāi)關(guān)管（S 4)的源極以及第五 開(kāi)關(guān)管(S5)的漏極連接，二極管(VD1)的負(fù)極與第一濾波電容(C 1)和第二濾波電容(C2)的中 點(diǎn)連接;所述濾波器(4)包括第一濾波電感(L1)和第二濾波電感(L 2)，第一濾波電感(L1)的 一端與第一開(kāi)關(guān)管（S1)的源極和第二開(kāi)關(guān)管（S 2)的漏極之間的節(jié)點(diǎn)連接，另一端與電網(wǎng) (Vgrid)連接，第二濾波電感(L2)的一端與第三開(kāi)關(guān)管（S 3)的源極和第四開(kāi)關(guān)管（S4)的漏極 之間的節(jié)點(diǎn)連接，另一端與電網(wǎng)(Vgrid )連接。
[0011] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例公開(kāi)了一種H5-D型非隔離光伏并網(wǎng)逆變器的 調(diào)制方法，其特征在于，包括以下步驟:模態(tài)(to-t):光伏電池(PV)向電網(wǎng)(V grid)傳輸功率， 第一開(kāi)關(guān)管（S1)、第四開(kāi)關(guān)管（S4)和第五開(kāi)關(guān)管（S 5)開(kāi)通，第二開(kāi)關(guān)管（S2)和第三開(kāi)關(guān)管 (S3)斷開(kāi);模態(tài)Urt 2):第一開(kāi)關(guān)管（S1)、第二開(kāi)關(guān)管（S2)、第三開(kāi)關(guān)管（S3)和第五開(kāi)關(guān)管 (S 5)斷開(kāi)，第四開(kāi)關(guān)管(S4)開(kāi)通;模態(tài)(t2-t3):第二開(kāi)關(guān)管(S 2)、第三開(kāi)關(guān)管(S3)和第五開(kāi)關(guān) 管(S5)開(kāi)通，第一開(kāi)關(guān)管(Si)和第四開(kāi)關(guān)管(S4)斷開(kāi);模態(tài)(t3_t4):第二開(kāi)關(guān)管(S2)開(kāi)通，第 一開(kāi)關(guān)管（S 1)、第三開(kāi)關(guān)管（S3)、第四開(kāi)關(guān)管（S4)和第五開(kāi)關(guān)管（S5)斷開(kāi);其中，模態(tài)（to-tl)、模態(tài)(tl-t2 )、模態(tài)(t2-t3 )和模態(tài)(t3-t4)組成一個(gè)調(diào)制周期。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的H5-D型非隔離光伏并網(wǎng)逆變器的調(diào)制方法，由五個(gè)開(kāi)關(guān)管和 一個(gè)二極管構(gòu)成H5-D型非隔離光伏并網(wǎng)逆變器，能夠保證共模電壓恒定，具有較好的共模 電流抑制效果，在單極SPWM調(diào)制下其中兩個(gè)開(kāi)關(guān)管工作在工頻狀態(tài)，較大地降低了成本和 損耗，且工作在高頻的開(kāi)關(guān)管不需要設(shè)置死區(qū)，有利于降低并網(wǎng)電流諧波含量。
[0013] 本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得 明顯和容易理解，其中：
[0015] 圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的H5-D型非隔離光伏并網(wǎng)逆變器的電路示意圖；
[0016]圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的H5-D型非隔離光伏并網(wǎng)逆變器的調(diào)制方法示意圖； [0017]圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的H5-D型非隔離光伏并網(wǎng)逆變器的調(diào)制方法在一個(gè)周期 內(nèi)的調(diào)制不意圖；
[0018] 圖4(a)-4(d)是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的H5-D型非隔離光伏并網(wǎng)逆變器在一個(gè)調(diào)制周 期內(nèi)的工作狀態(tài)示意圖；
[0019] 圖5(a)-5(b)是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的H5-D型非隔離光伏并網(wǎng)逆變器仿真結(jié)果波形 示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附 圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0021] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)"中心"、"縱向"、"橫向"、"上"、"下"、 "前"、"后"、"左"、"右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底"、"內(nèi)"、"外"等指示的方位或位置關(guān)系為 基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗 示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì) 本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì) 重要性。
[0022] 在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)"安裝"、"相 連"、"連接"應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可 以是機(jī)械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是 兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本 發(fā)明中的具體含義。
[0023] 參照下面的描述和附圖，將清楚本發(fā)明的實(shí)施例的這些和其他方面。在這些描述 和附圖中，具體公開(kāi)了本發(fā)明的實(shí)施例中的一些特定實(shí)施方式，來(lái)表示實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施 例的原理的一些方式，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例的范圍不受此限制。相反，本發(fā)明的 實(shí)施例包括落入所附加權(quán)利要求書(shū)的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。
[0024] 以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的非隔離光伏并網(wǎng)逆變器。
[0025] 圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的非隔離光伏并網(wǎng)逆變器的電路示意圖。請(qǐng)參考圖1，本 發(fā)明實(shí)施例的非隔離光伏并網(wǎng)逆變器包括光伏電池(PV)，光伏電池(PV)的兩端并聯(lián)有輸入 濾波電容（1)，光伏電池(PV)的兩端與H5型逆變環(huán)節(jié)(3)連接，輸入濾波電容（1)與H5型逆變 環(huán)節(jié)(3)之間還連接有中點(diǎn)鉗位開(kāi)關(guān)(2)，H5型逆變環(huán)節(jié)(3)通過(guò)濾波器(4)與電網(wǎng)（V grid)連 接。
[0026] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，輸入濾波電容（1)包括相互串聯(lián)的第一濾波電容(C1) 和第二濾波電容(C 2)。
[0027] H5型逆變環(huán)節(jié)(3)包括第一開(kāi)關(guān)管(S1)、第二開(kāi)關(guān)管(S2)、第三開(kāi)關(guān)管(S3)、第四開(kāi) 關(guān)管（S4)和第五開(kāi)關(guān)管(S5)，第一開(kāi)關(guān)管的（S1)和第三開(kāi)關(guān)(S 3)的漏極與光伏電池(PV)的 正極連接，第二開(kāi)關(guān)管(S2)和第四開(kāi)關(guān)管(S4)的源極與第五開(kāi)關(guān)管(S 5)的漏極連接，第五開(kāi) 關(guān)管(S5)的源極與光伏電池(PV)的負(fù)極連接，第一開(kāi)關(guān)管(S 1)的源極與第二開(kāi)關(guān)管(S2)的 漏極連接，第三開(kāi)關(guān)管(S3)的源極與第四開(kāi)關(guān)管(S 4)的漏極連接。
[0028] 中點(diǎn)鉗位開(kāi)關(guān)⑵為二極管(VD1),二極管(VD1)的正極與第二開(kāi)關(guān)管(S2)和第四開(kāi) 關(guān)管(S 4)的源極以及第五開(kāi)關(guān)管(S5)的漏極連接，二極管(VD1)的負(fù)極與第一濾波電容(C 1) 和第二濾波電容(C2)的中點(diǎn)連接。
[0029] 濾波器(4)包括第一濾波電感(Li)和第二濾波電感(L2)，第一濾波電感(Li)的一端 與第一開(kāi)關(guān)管（S1)的源極和第二開(kāi)關(guān)管(S 2)的漏極之間的節(jié)點(diǎn)連接，另一端與電網(wǎng)(Vgrid) 連接，第二濾波電感(L2)的一端與第三開(kāi)關(guān)管(S 3)的源極和第四開(kāi)關(guān)管（S4)的漏極之間的 節(jié)點(diǎn)連接，另一端與電網(wǎng)(Vgrid )連接。
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