一種光伏并網(wǎng)逆變器

1、(19)中民(12)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)(10)申請(qǐng)公布號(hào)(43)申請(qǐng)公布日CN 1037950852014.05.14A(21)申請(qǐng)?zhí)?01410074555.0(22)申請(qǐng)日2014.03.03(71)申請(qǐng)人蘇州大學(xué)地址 215123 江蘇省蘇州市工業(yè)園區(qū)仁愛(ài)路199 號(hào)(72)發(fā)明人楊勇朱彬彬謝門(mén)喜陶雪慧(74)專(zhuān)利機(jī)構(gòu) 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)公司 11227王寶筠有限人(51)Int.Cl.H02J 3/38 (2006.01)H02M 7/48 (2007.01)權(quán)利要求書(shū)1頁(yè) 說(shuō)明書(shū)4頁(yè)附圖3頁(yè)(54) 發(fā)明名稱(chēng)一種光伏并網(wǎng)逆變器(57) 摘要本發(fā)明公開(kāi)提供了一種光伏并網(wǎng)逆變器。該光伏并網(wǎng)逆變器

2、包括四個(gè)開(kāi)光管，其中兩個(gè)開(kāi)關(guān)管為高頻開(kāi)關(guān)管，兩個(gè)開(kāi)光管為低頻開(kāi)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(kāi)關(guān)管開(kāi)通，降低了開(kāi)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。CN 103795085 A權(quán)利要求書(shū)CN 103795085 A1/1 頁(yè)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(kāi)關(guān)管、兩個(gè)低頻開(kāi)關(guān)管、兩個(gè)電容、兩個(gè)二極管、兩個(gè)電感、電網(wǎng)以及所述高頻開(kāi)關(guān)管和所述低頻開(kāi)關(guān)管開(kāi)通或關(guān)閉的電路 ；其中，電容 C1 的正極與所述光伏陣列的輸出端的正極節(jié)

3、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(kāi)關(guān)管 S1、電感 L2 和低頻開(kāi)關(guān)管 S2 串聯(lián)，且所述高頻開(kāi)關(guān)管 S1 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(kāi)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(kāi)關(guān)管 S3、電感 L1 和低頻開(kāi)關(guān)管 S4 串聯(lián)，且所述高頻開(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)管 S2 的負(fù)極相連 ；二極管 D1 的負(fù)極與所述電感 L1 的電流輸入端相連，正極與所述

4、低頻開(kāi)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(kāi)關(guān)管 S1 的負(fù)極相連，另一個(gè)接線端與所述電感 L1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)，所述電路用于所述低頻開(kāi)關(guān)管 S4 一直開(kāi)通，所述低頻開(kāi)關(guān)管 S2 和所述高頻開(kāi)關(guān)管 S3 一直關(guān)閉，并對(duì)所述高頻開(kāi)關(guān)管 S1 采用 PWM 調(diào)制 ；當(dāng)電網(wǎng)電壓負(fù)半周期內(nèi)，所述電路用于所述低頻開(kāi)關(guān)管 S2 一直開(kāi)通，所述高頻開(kāi)關(guān)管 S1 和所述低頻開(kāi)關(guān)管 S4 一直關(guān)閉，并對(duì)所述高頻開(kāi)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

5、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，所述電路以 TMS320F2808為。4. 根據(jù)權(quán)利要求 3 所述的光伏并網(wǎng)逆變器，其特征在于，還包括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)電路 ；與所述信號(hào)電路相連，將所述信號(hào)電路到的電壓和電流轉(zhuǎn)換為所述電路可識(shí)別的信號(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)所述光伏陣列輸出電壓和所述電網(wǎng)電壓差分電路 ；電路包括 ：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。6. 根據(jù)權(quán)利要求

6、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。22說(shuō)明書(shū)CN 103795085 A1/4 頁(yè)一種光伏并網(wǎng)逆變器技術(shù)領(lǐng)域0001本發(fā)明涉及光伏發(fā)電領(lǐng)域，更具體的說(shuō)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(ài)，開(kāi)發(fā)和利用可再生能源越來(lái)越受到人們的重視。在眾多可再生能源中，太陽(yáng)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型并網(wǎng)逆變器和無(wú)型并網(wǎng)逆變器。其中，隔離型并網(wǎng)逆變器主要通過(guò)變壓器將直流側(cè)和交流側(cè)進(jìn)行電氣，電能轉(zhuǎn)換效率

7、低。非型并網(wǎng)逆變器雖然通過(guò)省略變壓器來(lái)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。發(fā)明內(nèi)容0004有鑒于此，本發(fā)明提供一種光伏并網(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，本發(fā)明提供如下技術(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(kāi)關(guān)管、兩個(gè)低頻開(kāi)關(guān)管、兩個(gè)電容、兩個(gè)二極管、兩個(gè)電感、電網(wǎng)以及電路 ；所述高頻開(kāi)關(guān)管和所述低頻開(kāi)關(guān)管開(kāi)通或關(guān)閉的0007 其中，電容 C1 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

8、述光伏陣列的輸出端的負(fù)極節(jié)點(diǎn)相連 ；0008 高頻開(kāi)關(guān)管 S1、電感 L2 和低頻開(kāi)關(guān)管 S2 串聯(lián)，且所述高頻開(kāi)關(guān)管 S1 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(kāi)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(kāi)關(guān)管 S3、電感 L1 和低頻開(kāi)關(guān)管 S4 串聯(lián)，且所述高頻開(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)管 S2 的負(fù)極相連 ；0011 二極管 D1 的負(fù)極與所述電感 L1 的電

9、流輸入端相連，正極與所述低頻開(kāi)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(kāi)關(guān)管 S1 的負(fù)極相連，另一個(gè)接線端與所述電感 L1 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 ；33說(shuō)明書(shū)CN 103795085 A2/4 頁(yè)0014當(dāng)電網(wǎng)電壓正半周期內(nèi)，所述電路用于所述低頻開(kāi)關(guān)管 S4 一直開(kāi)通，所述低頻開(kāi)關(guān)管 S2 和所述高頻開(kāi)關(guān)管 S3 一直關(guān)閉，并對(duì)所述高頻開(kāi)關(guān)管 S1 采用 PWM 調(diào)制 ；0015當(dāng)電網(wǎng)電壓負(fù)半周期內(nèi)，所述電路用于所述低頻開(kāi)關(guān)管 S2 一直開(kāi)通，所述高頻開(kāi)關(guān)管 S1 和所述低頻開(kāi)關(guān)管 S4 一直關(guān)

10、閉，并對(duì)所述高頻開(kāi)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，所述電路以 TMS320F2808為。0018優(yōu)選的，還包括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)電路 ；0019與所述信號(hào)電路相連，將所述信號(hào)電路到的電壓和電流轉(zhuǎn)換為所述電路可識(shí)別的信號(hào)的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路 ；0020優(yōu)選的，所述信號(hào)電路包括 ：所述光伏陣列輸出電壓和所述電網(wǎng)電壓差分電路 ；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。002100220023 優(yōu)選的，所述電流傳感器采用 VAC 電流

11、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，本發(fā)明公開(kāi)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(kāi)光管，其中兩個(gè)開(kāi)關(guān)管為高頻開(kāi)關(guān)管，兩個(gè)開(kāi)光管為低頻開(kāi)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(kāi)關(guān)管開(kāi)通，降低了開(kāi)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。附圖說(shuō)明0025為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)提

12、供的附圖獲得其他的附圖。來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)0026圖 1 示出了本發(fā)明一種光伏并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖 ；0027圖 2 示出了電路對(duì)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(kāi)光管 S1 開(kāi)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(kāi)關(guān)管 S1 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(kāi)光管 S3 開(kāi)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(kāi)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)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技

13、術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他0033參見(jiàn)圖 1 示出了本發(fā)明一種光伏并網(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(kāi)關(guān)管44說(shuō)明書(shū)CN 103795085 A3/4 頁(yè)（S1 和 S3）、兩個(gè)低頻開(kāi)關(guān)管（S2 和 S4）、兩個(gè)電容 (L1 和 L2)、兩個(gè)二極管（D1 和 D2）、兩個(gè)電感（L1 和 L2）以及電網(wǎng)。0035其中，電容C1 的正極與光伏陣列P

14、V 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 高頻開(kāi)關(guān)管 S1、電感 L2 和低頻開(kāi)關(guān)管 S2 串聯(lián)，且高頻開(kāi)關(guān)管 S1 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(kāi)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(kāi)關(guān)管 S3、電感 L1 和低頻開(kāi)關(guān)管 S4 串聯(lián)，且所述高頻開(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)管 S2 的負(fù)極相連。0039 二極管 D1

15、的負(fù)極與所述電感 L1 的電流輸入端相連，正極與所述低頻開(kāi)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(kāi)關(guān)管 S1 的負(fù)極相連，另一個(gè)接線端與所述電感 L1 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(shuō)明的是，在實(shí)際應(yīng)用中該光伏并網(wǎng)逆變器還包括高頻開(kāi)關(guān)管和低頻開(kāi)關(guān)管開(kāi)通或關(guān)閉的電路（圖中未畫(huà)出）。0043其工作原理如下 ：0044當(dāng)電網(wǎng)電壓正半周期內(nèi)，該電路低頻開(kāi)關(guān)管 S4 一直開(kāi)通，低頻開(kāi)關(guān)管 S2和高頻開(kāi)關(guān)管 S3 一直關(guān)閉，并對(duì)高頻開(kāi)關(guān)管 S1 采用 PWM 調(diào)制。0045當(dāng)電網(wǎng)電壓負(fù)半周期內(nèi)，所述電路用于

16、所述低頻開(kāi)關(guān)管 S2 一直開(kāi)通，所述高頻開(kāi)關(guān)管 S1 和所述低頻開(kāi)關(guān)管 S4 一直關(guān)閉，并對(duì)所述高頻開(kāi)關(guān)管 S3 采用 PWM 調(diào)制。0046參見(jiàn)圖 2 圖 6，圖 2 示出了電路對(duì)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(kāi)光管 S1 開(kāi)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(kāi)關(guān)管 S1 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(kāi)光管 S3 開(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)管 S1 開(kāi)通時(shí)，光伏并網(wǎng)逆變器的電流回路為 ：高頻開(kāi)關(guān)管 S1 電

17、網(wǎng)電感 L2 低頻開(kāi)關(guān)管 S4 電容 C1 ；0048 在電網(wǎng)電壓正半周期高頻開(kāi)關(guān)管 S1 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(kāi)關(guān)管 S4 二極管 D2 電網(wǎng)電感 L1 ；0049 在電網(wǎng)電壓負(fù)半周期高頻開(kāi)關(guān)管 S3 開(kāi)通時(shí)，光伏并網(wǎng)逆變器的電流回路為 ：高頻開(kāi)光管 S3 電網(wǎng)電感 L2 低頻開(kāi)關(guān)管 S2 電容 C1;0050 在電網(wǎng)電壓負(fù)半周期高頻開(kāi)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(kāi)關(guān)管 S2 二極管 D2 電網(wǎng)電感 L2。0051需要說(shuō)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(duì)電網(wǎng)的供電本發(fā)明的其他實(shí)施例中還包括 ：設(shè)置在電容 C2 和電網(wǎng)之間的繼電

18、器，本領(lǐng)域的技術(shù)，在可通過(guò)該繼電器觸點(diǎn)的開(kāi)通或閉合實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)逆變器與電網(wǎng)的通斷。55說(shuō)明書(shū)CN 103795085 A4/4 頁(yè)0052可選的，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中電路以 TMS320F2808為，通過(guò)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本發(fā)明采用兩個(gè)差分電路分別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，所有這些到的信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為 TMS320F2808的 AD 采用口可識(shí)別的信號(hào)，比如調(diào)理成 0 3V 之間的電壓信號(hào)，將此電壓信號(hào)輸入 TMS320F2808為的 AD 采樣口，并根據(jù)預(yù)先設(shè)置的策略輸出相應(yīng)的 PWM 脈沖。本發(fā)明采用鎖相環(huán) PLL 技術(shù)獲取電網(wǎng)的角度信息，