[發明專利]一種光伏并網逆變器及其控制方法

有效

• 申請號: 201110363352.X
• 申請日: 2011-11-16
• 公開（公告）號: CN102412748A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 郭小強;趙清林;楊秋霞;鄔偉揚
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48;H02M7/483
• 代理公司: 石家莊一誠知識產權事務所 13116
• 代理人: 李合印

技術領域

本發明屬于一種光伏并網逆變器及其控制方法。?

背景技術

太陽能作為一種資源豐富、分布廣泛的可再生能源，具有極大的開發利用潛力。光伏發電技術是實現太陽能有效利用的重要途徑之一。非隔離型光伏發電系統去掉了工頻隔離變壓器，具有體積小，成本低和效率高的特點，具有很大市場潛力和競爭力。但是，由于非隔離型光伏發電系統和大地間存在寄生電容，光伏并網逆變器高頻開關動作可能導致較大的漏電流，從而引發并網電流畸變、電磁干擾，甚至還可能對人身安全構成威脅。因此，研發具有漏電流抑制能力的光伏并網逆變器具有重要意義。?

采用單極性調制的單相全橋光伏并網逆變器具有輸出電壓紋波小、效率高等特點，但該方案存在較大漏電流。目前的解決漏電流的方案主要有：直流側接地法、直流旁路法和交流旁路法等。?

直流側接地法：該方法一般采用半橋電路，將直流側兩個電容中點接地，使得光伏系統對地寄生電容兩端電壓維持在直流側電壓的1/2，從而達到抑制漏電流的目的。但該方案要求直流側電壓較高，一般是全橋電路的2倍，需要較高耐壓的開關器件，增加了系統成本。?

直流旁路法和交流旁路法：此類方法的核心思想是在單相全橋電路的基礎上進行改進，通過加入輔助開關實現單極性調制的同時，保持系統共模電壓恒定，從而達到抑制漏電流的目的。美國專利7046534提出在單相全橋電路交流側加入輔助開關構成續流回路，在實現單極性調制的同時保證共模電壓恒定。美國專利2005/0286281提出在直流側引入輔助開關，在實現單極性調制的同時保證共模電壓恒定。然而此類基于全橋電路改進的拓撲存在兩個主要問題：第一，上述電路工作時，至少有2個或2個以上開關工作于高頻模式，使得開關損耗較大。第二，由于上述電路結構源于全橋電路，因此同一橋臂不能直通，否則會出現過電流。而實際應用中由于電路外部或內部干擾，有可能導致同一橋臂開關驅動誤動作引起橋臂直通產生過電流，影響系統可靠性。?

發明內容

為了解決上述存在的問題，本發明的目的在于提供一種能夠有效抑制漏電流的光伏并網逆變器及其控制方法。?

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：一種光伏并網逆變器，由直流母線、六個開關管、兩個二極管和兩個電感組成，直流母線的“?”端分別與開關的集電極和開關的集電極連接，開關的發射極與開關的集電極連接，開關的發射極與開關的集電極連接，直流母線的“”端分別與開關的發射極和開關的發射極連接，開關的集電極與開關的發射極連接，開關的集電極與二極管的陰極連接，二極管的陽極和電網的“”端連接，電感并聯在的發射極和二極管的陽極之間，開關的集電極與開關的發射極連接，開關的集電極與二極管的陰極連接，二極管的陽極與電網的“”端連接，電感并聯在的發射極和二極管的陽極之間。?

本發明的另一方案是提供一種光伏并網逆變器的控制方法，它包括下列步驟：?

在并網電流正半周期內，開關和開關一直導通，開關、開關和開關一直關斷，開關采用SPWM調制控制其導通或關斷；當開關導通時，并網電流的路徑為：直流母線“”端→開關→電感→電網→二極管→開關→開關→直流母線“”端→直流母線“”端；當開關關斷時，并網電流的路徑為：節點“b”→開關反并聯二極管→電感?→電網→二極管?→開關→開關→節點“b”；

并網電流負半周期內，開關和開關一直導通，開關、開關和開關一直關斷，開關采用SPWM調制控制其導通或關斷；當開關導通時，并網電流的路徑為：直流母線“”端→開關→電感?→電網→二極管?→開關?→開關→直流母線“”端→直流母線“”端；當開關關斷時，并網電流的路徑為：節點“b”→開關反并聯二極管→電感?→電網→二極管?→開關→開關→節點“b”。

由于采用上述技術方案，與現有技術相比，本發明的有益效果是：?6個開關中，4個開關處于工頻模式，2個開關處于高頻模式，且任意時刻只有1個開關處于高頻模式，大大降低了開關損耗，系統效率高；?該并網逆變器輸出電壓三電平(類似單相全橋單極性調制)，可有效減小電感體積和尺寸，減小電感電流紋波。?克服了傳統單相全橋電路中橋臂直通時存在過電流的問題，該電路允許橋臂直通而不會出現過電流，可靠性高。?該拓撲及其控制方法可有效減小漏電流。?

附圖說明

圖1為本發明的光伏并網逆變器的電路原理圖；?

圖2為本發明的光伏并網逆變器開關控制邏輯；

圖3為本發明工作模式1；

圖4為本發明工作模式2；

圖5為本發明工作模式3；

圖6為本發明工作模式4。

具體實施方式