一种光伏并网逆变器

1、(19)中民(12)发明专利申请(10)申请公布号(43)申请公布日CN 1037950852014.05.14A(21)申请号201410074555.0(22)申请日2014.03.03(71)申请人苏州大学地址 215123 江苏省苏州市工业园区仁爱路199 号(72)发明人杨勇朱彬彬谢门喜陶雪慧(74)专利机构 北京集佳知识产权公司 11227王宝筠有限人(51)Int.Cl.H02J 3/38 (2006.01)H02M 7/48 (2007.01)权利要求书1页 说明书4页附图3页(54) 发明名称一种光伏并网逆变器(57) 摘要本发明公开提供了一种光伏并网逆变器。该光伏并网逆变器

2、包括四个开光管，其中两个开关管为高频开关管，两个开光管为低频开光管，并且在电网电压正半周期和负半周期内均只有一个高频开关管开通，降低了开光管的损耗，提高了电能的转换效率。同时，该光伏并网逆变器的拓扑结构使得光伏阵列和地之间存在的寄生电容的共模电压保持不变，从而消除了共模电流，减少了安全隐患。CN 103795085 A权利要求书CN 103795085 A1/1 页1. 一种光伏并网逆变器，其特征在于，包括 ：光伏阵列、两个高频开关管、两个低频开关管、两个电容、两个二极管、两个电感、电网以及所述高频开关管和所述低频开关管开通或关闭的电路 ；其中，电容 C1 的正极与所述光伏阵列的输出端的正极节

3、点相连，负极与所述光伏阵列的输出端的负极节点相连 ；高频开关管 S1、电感 L2 和低频开关管 S2 串联，且所述高频开关管 S1 的正极与所述光伏阵列的输出端的正极节点相连，所述低频开关管 S2 的负极与所述光伏阵列的输出端的负极节点相连 ；高频开关管 S3、电感 L1 和低频开关管 S4 串联，且所述高频开关管 S3 的正极与所述光伏阵列的输出端的正极节点相连，所述低频开关管 S4 的负极与所述光伏阵列的输出端的负极节点相连 ；二极管 D2 的负极与所述电感 L2 的电流输入端相连，正极与所述低频开关管 S2 的负极相连 ；二极管 D1 的负极与所述电感 L1 的电流输入端相连，正极与所述

4、低频开关管 S4 的负极相连 ；电容 C2 的一个接线端与所述高频开关管 S1 的负极相连，另一个接线端与所述电感 L1的电流输入端相连 ；所述电网的两个接线端分别与所述电容 C2 的两个接线端相连 ；当电网电压正半周期内，所述电路用于所述低频开关管 S4 一直开通，所述低频开关管 S2 和所述高频开关管 S3 一直关闭，并对所述高频开关管 S1 采用 PWM 调制 ；当电网电压负半周期内，所述电路用于所述低频开关管 S2 一直开通，所述高频开关管 S1 和所述低频开关管 S4 一直关闭，并对所述高频开关管 S3 采用 PWM 调制。2. 根据权利要求 1 所述的光伏并网逆变器，其特征在于，还

5、包括 ：连接于所述第二电容和所述电网之间的继电器。3. 根据权利要求 1 所述的光伏并网逆变器，其特征在于，所述电路以 TMS320F2808为。4. 根据权利要求 3 所述的光伏并网逆变器，其特征在于，还包括所述光伏阵列输出电压、所述电网电压、所述光伏阵列输出电流和所述光伏并网逆变器输出电流信号电路 ；与所述信号电路相连，将所述信号电路到的电压和电流转换为所述电路可识别的信号的信号转换电路。5. 根据权利要求 4 所述的光伏并网逆变器，其特征在于，所述信号所述光伏阵列输出电压和所述电网电压差分电路 ；电路包括 ：所述光伏阵列输出电流和所述光伏并网逆变器输出电流的电流传感器。6. 根据权利要求

6、5 所述的光伏并网逆变器，其特征在于，所述电流传感器采用VAC 电流传感器。22说明书CN 103795085 A1/4 页一种光伏并网逆变器技术领域0001本发明涉及光伏发电领域，更具体的说是涉及一种光伏并网逆变器。背景技术0002在能源的日益枯竭的情况相爱，开发和利用可再生能源越来越受到人们的重视。在众多可再生能源中，太阳能光伏发电被认为是当前世界上最有发展前景的新能源技术。光伏逆变器作为光伏发电中的重要组成部分，主要用于将光伏阵列输出的直流电转为交流电。0003现有的光伏逆变器主要包括型并网逆变器和无型并网逆变器。其中，隔离型并网逆变器主要通过变压器将直流侧和交流侧进行电气，电能转换效率

7、低。非型并网逆变器虽然通过省略变压器来提高电能转换效率，但是由于光伏阵列和地之间存在寄生电容，寄生电容上共模电压的变化汇总寄生电容上产生共模电流（漏电流），从而使光伏并网逆变器存在安全隐患。发明内容0004有鉴于此，本发明提供一种光伏并网逆变器，以在保证电能转换效率的同时，消除共模电流，减少安全隐患。0005为实现上述目的，本发明提供如下技术方案 ：0006一种光伏并网逆变器，包括 ：光伏阵列、两个高频开关管、两个低频开关管、两个电容、两个二极管、两个电感、电网以及电路 ；所述高频开关管和所述低频开关管开通或关闭的0007 其中，电容 C1 的正极与所述光伏阵列的输出端的正极节点相连，负极与所

8、述光伏阵列的输出端的负极节点相连 ；0008 高频开关管 S1、电感 L2 和低频开关管 S2 串联，且所述高频开关管 S1 的正极与所述光伏阵列的输出端的正极节点相连，所述低频开关管 S2 的负极与所述光伏阵列的输出端的负极节点相连 ；0009 高频开关管 S3、电感 L1 和低频开关管 S4 串联，且所述高频开关管 S3 的正极与所述光伏阵列的输出端的正极节点相连，所述低频开关管 S4 的负极与所述光伏阵列的输出端的负极节点相连 ；0010 二极管 D2 的负极与所述电感 L2 的电流输入端相连，正极与所述低频开关管 S2 的负极相连 ；0011 二极管 D1 的负极与所述电感 L1 的电

9、流输入端相连，正极与所述低频开关管 S4 的负极相连 ；0012 电容 C2 的一个接线端与所述高频开关管 S1 的负极相连，另一个接线端与所述电感 L1 的电流输入端相连 ；0013 所述电网的两个接线端分别与所述电容 C2 的两个接线端相连 ；33说明书CN 103795085 A2/4 页0014当电网电压正半周期内，所述电路用于所述低频开关管 S4 一直开通，所述低频开关管 S2 和所述高频开关管 S3 一直关闭，并对所述高频开关管 S1 采用 PWM 调制 ；0015当电网电压负半周期内，所述电路用于所述低频开关管 S2 一直开通，所述高频开关管 S1 和所述低频开关管 S4 一直关

10、闭，并对所述高频开关管 S3 采用 PWM 调制。0016优选的，还包括 ：连接于所述第二电容和所述电网之间的继电器。0017优选的，所述电路以 TMS320F2808为。0018优选的，还包括所述光伏阵列输出电压、所述电网电压、所述光伏阵列输出电流和所述光伏并网逆变器输出电流信号电路 ；0019与所述信号电路相连，将所述信号电路到的电压和电流转换为所述电路可识别的信号的信号转换电路 ；0020优选的，所述信号电路包括 ：所述光伏阵列输出电压和所述电网电压差分电路 ；所述光伏阵列输出电流和所述光伏并网逆变器输出电流的电流传感器。002100220023 优选的，所述电流传感器采用 VAC 电流

11、传感器。0024 经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种光伏并网逆变器。该光伏并网逆变器包括四个开光管，其中两个开关管为高频开关管，两个开光管为低频开光管，并且在电网电压正半周期和负半周期内均只有一个高频开关管开通，降低了开光管的损耗，提高了电能的转换效率。同时，该光伏并网逆变器的拓扑结构使得光伏阵列和地之间存在的寄生电容的共模电压保持不变，从而消除了共模电流，减少了安全隐患。附图说明0025为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术提

12、供的附图获得其他的附图。来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据0026图 1 示出了本发明一种光伏并网逆变器的拓扑结构示意图 ；0027图 2 示出了电路对光伏并网逆变器的 PWM 调节模式示意图 ；0028 图 3 示出了电网电压正半周期高频开光管 S1 开通时的电流流向图 ；0029 图 4 示出了电网电压正半周期高频开关管 S1 闭合时的电流流向图 ； 0030 图 5 示出了电网电压负半周期高频开光管 S3 开通时的电流流向图 ； 0031 图 6 示出了电网电压符半周期高频开关管 S3 闭合时的电流流向图。具体实施方式0032下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技

13、术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术实施例，都属于本发明保护的范围。在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他0033参见图 1 示出了本发明一种光伏并网逆变器的拓扑结构示意图。0034由图 1 可知，该光伏并网逆变器的拓扑结构包括 ：光伏阵列 PV、两个高频开关管44说明书CN 103795085 A3/4 页（S1 和 S3）、两个低频开关管（S2 和 S4）、两个电容 (L1 和 L2)、两个二极管（D1 和 D2）、两个电感（L1 和 L2）以及电网。0035其中，电容C1 的正极与光伏阵列P

14、V 的输出端的正极节点相连，负极与光伏阵列PV的输出端的负极节点相连。0036 高频开关管 S1、电感 L2 和低频开关管 S2 串联，且高频开关管 S1 的正极与光伏阵列 PV 的输出端的正极节点相连，低频开关管 S2 的负极与光伏阵列 PV 的输出端的负极节点相连。0037 高频开关管 S3、电感 L1 和低频开关管 S4 串联，且所述高频开关管 S3 的正极与所述光伏阵列的输出端的正极节点相连，所述低频开关管 S4 的负极与所述光伏阵列的输出端的负极节点相连。0038 二极管 D2 的负极与所述电感 L2 的电流输入端相连，正极与所述低频开关管 S2 的负极相连。0039 二极管 D1

15、的负极与所述电感 L1 的电流输入端相连，正极与所述低频开关管 S4 的负极相连。0040 电容 C2 的一个接线端与所述高频开关管 S1 的负极相连，另一个接线端与所述电感 L1 的电流输入端相连。0041 所述电网的两个接线端分别与所述电容 C2 的两个接线端相连。0042需要说明的是，在实际应用中该光伏并网逆变器还包括高频开关管和低频开关管开通或关闭的电路（图中未画出）。0043其工作原理如下 ：0044当电网电压正半周期内，该电路低频开关管 S4 一直开通，低频开关管 S2和高频开关管 S3 一直关闭，并对高频开关管 S1 采用 PWM 调制。0045当电网电压负半周期内，所述电路用于

16、所述低频开关管 S2 一直开通，所述高频开关管 S1 和所述低频开关管 S4 一直关闭，并对所述高频开关管 S3 采用 PWM 调制。0046参见图 2 图 6，图 2 示出了电路对光伏并网逆变器的 PWM 调节模式示意图，图 3 示出了电网电压正半周期高频开光管 S1 开通时的电流流向图，图 4 示出了电网电压正半周期高频开关管 S1 闭合时的电流流向图，图 5 示出了电网电压负半周期高频开光管 S3 开通时的电流流向图，图 6 示出了电网电压符半周期高频开关管 S3 闭合时的电流流向图。0047 在电网电压正半周期高频开关管 S1 开通时，光伏并网逆变器的电流回路为 ：高频开关管 S1 电

17、网电感 L2 低频开关管 S4 电容 C1 ；0048 在电网电压正半周期高频开关管 S1 关断时，此时的光伏并网逆变器的电流回路为 ：低频开关管 S4 二极管 D2 电网电感 L1 ；0049 在电网电压负半周期高频开关管 S3 开通时，光伏并网逆变器的电流回路为 ：高频开光管 S3 电网电感 L2 低频开关管 S2 电容 C1;0050 在电网电压负半周期高频开关管 S3 关断时，光伏并网逆变器的电流回路为 ：低频开关管 S2 二极管 D2 电网电感 L2。0051需要说明的是，在实际的应用中为了实现光伏并网逆变器对电网的供电本发明的其他实施例中还包括 ：设置在电容 C2 和电网之间的继电

18、器，本领域的技术，在可通过该继电器触点的开通或闭合实现光伏并网逆变器与电网的通断。55说明书CN 103795085 A4/4 页0052可选的，在本发明的其他实施例中电路以 TMS320F2808为，通过控制 H 桥和续流回路使光伏逆变器输出电流与电网电压同相位，同时实现光伏阵列最大功率输出和抑制漏电流，提高整个光伏系统的转换效率。0053本发明采用两个差分电路分别光伏阵列输出电压和电网电压，同时采用两个VAC 电流传感器分别光伏阵列的输出电流和光伏并网逆变器输出电流，所有这些到的信号经过信号转换电路转换为 TMS320F2808的 AD 采用口可识别的信号，比如调理成 0 3V 之间的电压信号，将此电压信号输入 TMS320F2808为的 AD 采样口，并根据预先设置的策略输出相应的 PWM 脉冲。本发明采用锁相环 PLL 技术获取电网的角度信息，