[發明專利]具備光伏側解耦電路的微逆變器及其工作方法

有效

• 申請號: 201410148683.5
• 申請日: 2014-04-15
• 公開（公告）號: CN103929079A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 張超;韋庭;張舒輝
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48;H02J3/38
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及一種應用于單相并網光伏發電系統的微逆變器拓撲及控制策略，屬于并網逆變器和進網電流的控制方法。

背景技術

在偏遠無電地區具有人口分散、常規能源資源缺乏的特點，采用現有供電方式不僅耗資巨大，而且電網末端電能質量較差。采用可再生能源技術是解決這些地區人口供電的有效手段，其中光伏微逆變器發電系統具有投資小、安裝成本低、維護簡易等優點，十分適合上述地區的供電。

光伏微逆變器發電系統運行過程中要求光伏器件提供的功率恒定，逆變器輸出的瞬時功率按正弦功率變化，為此系統必須采用諸如電解電容等儲能器件實現系統功率解耦。逆變器解耦電容容量與電容工作電壓????????????????????????????????????????????????、要求的紋波電壓、逆變器功率以及電網頻率有關，如公式(1)所示：

?????????????????????????????????????????(1)

因微逆變器的光伏器件輸出電壓較低，需要大容量的電解電容才能滿足功率平衡，然而這不僅增加了設備的體積，而且會大幅度降低微逆變器的的使用壽命，進而導致微逆變器維修成本增加，不利于其推廣、使用。

從該公式(1)還可以看出，提高電容工作電壓可以降低解耦電容容量，從而為微逆變器采用長壽命的薄膜電容進行功率解耦提供了理論指導。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有微逆變器的體積大，使用壽命短等問題而提供一種長壽命、高功率密度具備光伏側解耦電路的微逆變器，本發明同時還提供該微逆變器的工作方法，實現光伏并網發電。

?為實現上述目的，本發明具備光伏側解耦電路的微逆變器采用的技術方案是：由功率解耦電路、變壓器、逆變電路組成，功率解耦電路連接在光伏器件太陽能電池板和變壓器之間，逆變電路經變壓器連接功率解耦電路；功率解耦電路由功率器件、，儲能電感，二極管、、?及電容、、構成，電容的正端與太陽能電池板的正極連接，電容的負端與太陽能電池板的負極和功率器件的源極連接，電感的一端與太陽能電池板的正極和二極管的陽極及電容的負端連接，另一端接功率器件的漏極、功率器件的源極以及中間電容的負端，二極管的陰極和二極管的陽極相連，二極管的陰極與二極管的陽極和電容的正極連接，二極管的陰極與變壓器的原邊勵磁電感的同名端相連，原邊勵磁電感的異名端與功率器件的漏極連接。

本發明具備光伏側解耦電路的微逆變器的工作方法采用的技術方案是：在時間段:?時刻電感電流為零，功率器件導通，太陽能電池板開始向電感充電，其電流線性上升，同時太陽能電池板還通過二極管向電容充電，直至其電壓等于，太陽能電池板經電容、二極管、功率器件、向變壓器的勵磁電感供電；

在時間段：時刻功率器件斷開，勵磁電感中存儲的能量開始向變壓器二次側傳遞。太陽能電池板繼續給電感充電，到功率器件關斷時電感的工作電流達到峰值；???????????????????????????????????????

在時間段：功率器件斷開后太陽能電池板停止向電感提供能量，電感與電容串聯，經二極管向電容充電至電壓增加至電感。??

???本發明采用上述技術方案后，具有以下優點：

1、本發明具有的功率解耦電路位于光伏器件與變壓器之間，使得直流母線的工作電壓遠遠高于光伏器件的輸出電壓，可顯著提升儲能電容的工作電壓，減小系統解耦電容容量，從而可采用長壽的薄膜電容取代電解電容，不僅延長了微逆變器的使用壽命，而且有效減小了逆變器的體積。

2、本發明中的功率解耦電路與反激式變換器相結合控制，實現了光伏并網發電。

以下結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。

附圖說明

圖1是本發明具備光伏側解耦電路的微逆變器的拓撲結構圖；

圖2是圖1中功率器件、的時序圖以及電感、原邊勵磁電感的電流波形圖；

圖3～圖7是本發明具備光伏側解耦電路的微逆變器的工作狀態圖；

圖8是本發明具備光伏側解耦電路的微逆變器的控制原理框圖。

具體實施方式

參見圖1，本發明由功率解耦電路A、變壓器、逆變電路B組成，功率解耦電路A連接在光伏器件太陽能電池板PV和變壓器之間，逆變電路B經變壓器連接功率解耦電路A。變壓器是高頻變壓器，由原邊勵磁電感及匝比相同的副邊電感、串聯構成。