[發(fā)明專利]非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110098675.0
• 申請(qǐng)日: 2011-04-15
• 公開（公告）號(hào): CN102739098A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉偉增;熊俊峰;劉小剛;張新濤;郭磊;梁歡迎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 特變電工新疆新能源股份有限公司;特變電工西安電氣科技有限公司
• 主分類號(hào): H02M7/5395
• 分類號(hào): H02M7/5395
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 羅建民;鄧伯英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光伏并網(wǎng)逆變器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器及其控制方法。

背景技術(shù)

光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中常采用帶工頻或高頻變壓器的隔離型光伏并網(wǎng)逆變器，這樣確保了電網(wǎng)和光伏系統(tǒng)之間的電氣隔離，從而提供人身保護(hù)并避免了光伏系統(tǒng)和地之間的漏電流。然而，若采用工頻變壓器，其體積大、重量重且價(jià)格昂貴；若采用高頻變壓器，功率變換電路將被分成數(shù)級(jí)，使得控制復(fù)雜化，同時(shí)還降低了系統(tǒng)的效率。

為了克服上述有變壓器的隔離型并網(wǎng)系統(tǒng)的不足，對(duì)無(wú)變壓器的非隔離型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行了研究。但是，在無(wú)變壓器的非隔離型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，電網(wǎng)和光伏陣列之間存在電氣連接，而且，由于光伏陣列和地之間存在寄生電容，會(huì)產(chǎn)生共模電流(即，漏電流)，這樣會(huì)增加電磁輻射和安全隱患。因此，應(yīng)抑制非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器中的共模電流。

目前已提出了一些能有效抑制非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器中的共模電流的方法，但是這些方法或多或少都存在某個(gè)或某幾個(gè)開關(guān)管的開關(guān)損耗較大和/或開關(guān)損耗分配不均的問(wèn)題。

例如，德國(guó)艾思碼太陽(yáng)能(SMA)股份有限公司提出了一種H5拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的并網(wǎng)逆變器(參見香港專利No.HK1084248)。如圖1所示，該并網(wǎng)逆變器由一個(gè)全橋電路和一個(gè)串聯(lián)在輸入直流電源正極與全橋電路之間的開關(guān)管V5構(gòu)成，其中，全橋電路由開關(guān)管V1、V2、V3和V4構(gòu)成，并且每個(gè)開關(guān)管反向并聯(lián)一個(gè)二極管。在電網(wǎng)電流正半周，三個(gè)開關(guān)管V5、V1和V4參與工作，其中，開關(guān)管V5和V4以高頻PWM(脈沖寬度調(diào)制)方式工作，開關(guān)管V1以工頻方式工作。在電網(wǎng)電流負(fù)半周，三個(gè)開關(guān)管V5、V3和V2參與工作，其中，開關(guān)管V5和V2以高頻PWM方式工作，開關(guān)管V3以工頻方式工作。可看出，在整個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，全橋電路與電源輸入正極之間串聯(lián)的開關(guān)管V5始終以高頻PWM方式工作。與現(xiàn)有的其它抑制共模電流的非隔離型并網(wǎng)逆變器相比，該并網(wǎng)逆變器的效率高、開關(guān)損耗小，所用功率器件少，成本低。但是，該并網(wǎng)逆變器中的開關(guān)損耗分配不均，開關(guān)管V5的開關(guān)損耗占整個(gè)逆變器開關(guān)損耗的大部分，因此，相應(yīng)地，開關(guān)管V5的使用壽命也比其它開關(guān)管的壽命短，損壞機(jī)率相對(duì)較高，從而降低并網(wǎng)逆變器的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器及其控制方法，以有效抑制非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器中的共模電流的產(chǎn)生，并提高非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器的可靠性。

為了實(shí)現(xiàn)以上方法，本發(fā)明提供的非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器包括：全橋電路，其包括連接在輸入直流電源正極與負(fù)極之間的第一橋臂和第二橋臂以及第六開關(guān)管，其中，第一橋臂包括三個(gè)串聯(lián)的開關(guān)管，第一橋臂的交流輸出節(jié)點(diǎn)為所述三個(gè)開關(guān)管中相鄰兩個(gè)開關(guān)管的串聯(lián)連接點(diǎn)；第二橋臂包括兩個(gè)串聯(lián)的開關(guān)管，第二橋臂的交流輸出節(jié)點(diǎn)為所述兩個(gè)開關(guān)管的串聯(lián)連接點(diǎn)；第六開關(guān)管連接在第一橋臂上除其交流輸出節(jié)點(diǎn)之外的另一個(gè)串聯(lián)連接點(diǎn)與第二橋臂的交流輸出節(jié)點(diǎn)之間；所述每個(gè)開關(guān)管均反向并聯(lián)一個(gè)二極管；控制電路，其用于向全橋電路中的各開關(guān)管發(fā)送控制信號(hào)，以使得在電網(wǎng)電流正半周和負(fù)半周，第一橋臂和第二橋臂的上半臂和下半臂中的開關(guān)管輪流導(dǎo)通和截止，并且在第一橋臂和第二橋臂上共有三個(gè)開關(guān)管導(dǎo)通的情況下，所述三個(gè)開關(guān)管按照從輸入直流電源正極到負(fù)極的順序依次工作于高頻、工頻和與前述高頻同步的高頻，第六開關(guān)管截止；在第一橋臂和第二橋臂上共有兩個(gè)開關(guān)管導(dǎo)通的情況下，所述兩個(gè)開關(guān)管同步工作于高頻，第六開關(guān)管與所述兩個(gè)開關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通。

優(yōu)選地，所述控制電路向以高頻方式工作的開關(guān)管發(fā)送的控制信號(hào)為高頻SPWM調(diào)制控制信號(hào)。

優(yōu)選地，所述控制電路使第六開關(guān)管與以高頻方式工作的開關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通的控制信號(hào)為與所述高頻SPWM調(diào)制控制信號(hào)互補(bǔ)的調(diào)制控制信號(hào)。

優(yōu)選地，所述控制電路向以工頻方式工作的開關(guān)管發(fā)送的控制信號(hào)為正半周或負(fù)半周恒為高電平，而在另一半周恒為低電平的方波控制信號(hào)。