[實用新型]H橋光伏并網逆變器

有效

• 申請號: 201120166608.3
• 申請日: 2011-05-23
• 公開（公告）號: CN202076953U
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 顧桂磊;古俊銀
• 申請（專利權）人: 盈威力新能源科技（上海）有限公司
• 主分類號: H02M7/521
• 分類號: H02M7/521
• 代理公司: 北京金信立方知識產權代理有限公司 11225
• 代理人: 劉鋒;王傳林

技術領域

本實用新型涉及電力電子變換器，更具體地，是一種用于光伏發電系統的H橋光伏并網逆變器。

背景技術

光伏并網逆變器是光伏并網發電系統中最關鍵的設備，并網逆變器的性能將直接影響整個并網發電系統的性能。如圖1所示，為通常的光伏并網逆變器的原理示意圖。逆變器包括直流變換單元20和逆變器單元30，其接收來自PV陣列(光伏陣列)10的直流電壓，并經直流變換單元20直流變換以及逆變器單元30轉換后，輸出正弦交流電壓/電流，以實現將光伏電池產生的電能并入電網40。

在中小功率場合，通常采用高頻直流變換器與工頻H橋逆變電路級聯構成的并網逆變器拓撲，高頻直流變換器輸出電壓/電流按照正弦半波的形狀變化，經工頻H橋逆變電路后產生正弦交流電壓/電流，進而將光伏電池發出的電能并入電網，整個系統中僅有一級高頻功率變換環節，可以實現較高的系統效率，工頻H橋逆變電路驅動控制簡單，降低了整個系統的控制難度，降低了整個系統的成本。

如圖2所示為已有的光伏逆變器的電路示意圖。如圖所示，該光伏逆變器使用由開關器件46、48、50、52組成的H橋電路24，以將PV陣列12的變化的DC電壓轉化為電網14的固定頻率AC電壓，并使用DC鏈路16來實現中間的能量存儲級。具體地，逆變器首先將不穩定的PV?DC電壓18經由升壓變換器變換為大于電網電壓的穩定的DC電壓20，隨后將穩定的DC電壓20經由H橋電路24變換為可被并網入電網14內的電流22。開關器件46、48、50、52在高頻下進行開關動作。

公開號為CN?101615859A、發明名稱為“高效率光伏逆變器”的中國發明專利申請公開了一種對上述的現有逆變器進行改進的高效率光伏逆變器電路。如圖3所示，PV陣列12輸出的電壓在直流變換級進行變換中，僅開關器件42具有損耗。而在經逆變級36變換時，逆變器可配置為通過對高頻開關器件54、56進行開關并且將器件42保持為接通狀態，以在低輸入電壓下在升壓模式下運行，由此消除器件42的開關損耗，因此高頻開關器件54、56是在升壓模式期間對開關損耗做出貢獻的僅有器件。

然而，上述兩種公開的H橋式逆變器結構，沒有對逆變電路的穩定性和可靠性進行關注。事實上，在通常的開關器件選用上，H橋逆變電路(圖2中24，以及圖3中36)中組成兩個橋臂的器件，多由晶閘管組成。在并網逆變器中，使用晶閘管作為H橋逆變電路的開關器件具有驅動簡單、可靠性高等優點。然而，由于晶閘管只能在其電流減小到維持電流以下時才能可靠關斷，如圖2所示，若H橋逆變電路的四個開關器件全部采用晶閘管，由于電容16兩端電壓始終為正，不可能產生負電壓，而且回路沒有可強制關斷器件，無法保證晶閘管中的電流減小到維持電流以下，因此難以保證晶閘管的可靠關斷。

為解決上述問題，公開號為US2009/0244939A1的美國專利申請公開了一種新的逆變器結構。如圖4所示，該種逆變器100包括對來自DC源的直流電流進行變換的DC-DC變換器，H橋逆變電路130、濾波器122、控制器120、異常電流檢測器104以及AC電壓采樣器118。在H橋逆變電路130內，兩個橋臂分別采用了串聯的晶閘管和MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管)等功率開關管(如圖4所示，一個橋臂采用晶閘管108以及MOSFET功率開關管112的串聯結構；另一個橋臂采用晶閘管110及MOSFET功率開關管114的串聯結構)。備選地，功率開關管112、114也可采用JFET(結型場效應管)晶體管、IGBT(絕緣柵雙極型)晶體管等。該結構將晶閘管108、110與功率開關管112、114串聯成逆變橋臂，通過控制功率開關管112、114關斷，從而可將晶閘管108、110的電流減小到其維持電流以下，實現晶閘管108、110的可靠關斷。

但是，由于功率開關管112、114為雙向導通器件，若由于干擾、誤觸發或控制錯誤等因素。使得逆變橋臂中的功率開關管控制信號錯誤，進而將出現電網直接短路的情況。而一旦電網出現電路故障，可在瞬間破壞整個并網逆變器，因此，該技術方案采用了復雜的異常電流檢測器104、控制器120、AC電壓采樣器118等過流檢測電路和保護電路。這導致了整個系統控制復雜度的增加以及逆變效率的降低，并大大增加了系統成本。

因此，需要一種新的H橋逆變器結構，其能夠在不影響逆變效率、不增加電路復雜度的前提下，提供一種穩定可靠的電壓/電流逆變方案。

實用新型內容

本實用新型的一個目的，是提供一種新的H橋光伏并網逆變器結構，其能夠穩定可靠地實現電壓/電流逆變。