[發明專利]一種基于電壓電流極性檢測的高效H橋光伏逆變器

有效

• 申請號: 201410766072.7
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN104467506A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 高峰;周立為
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02J3/38
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發明涉及一種基于電壓電流極性檢測的高效H橋光伏逆變器。

背景技術

近幾年來，隨著世界范圍內化石燃料的不斷消耗，能源緊張的問題日益嚴重，因此，可再生能源的研究受到世界各國越來越多的關注。太陽能光伏發電技術是可再生能源應用的一個重要領域，光伏逆變器是并網光伏發電系統的關鍵部分，它的主要作用是將光伏電池板發出來的直流電轉換成與電網同步的交流電。在太陽能光伏并網系統中傳統的光伏并網逆變器在輸出端一般會安裝工頻變壓器，以實現對電壓的調整以及對電網的隔離，但是工頻變壓器體積大、成本高、損耗大，不利于逆變器整體效率的改善，因此對于無工頻變壓器的非隔離型光伏并網逆變器的研究成為熱點。在非隔離型光伏并網逆變系統中，由于逆變器和電網之間沒有電氣隔離，在逆變器高頻開關的作用下，會產生共模電流，共模電流流經系統的共模回路，在光伏板的對地寄生電容中會產生共模漏電流。

傳統單相H全橋逆變器中共模電壓及共模電流的模型。如圖1所示為傳統非隔離型單相光伏并網系統的結構圖。在圖1中，H4電路的四個開關動作在高頻狀態下，在工頻周期內會激發一個共模電壓Ucm，由于光伏電池板對地存在一個雜散電容Cpv，因此共模電壓在電路中會產生流經雜散電容、大地以及電路部分的共模漏電流Icm。共模電流的諧振回路在圖1中用虛線和箭頭表示。共模電壓公式為：

U_cm-AB＝(U_AO+U_BO)/2

共模電流的公式可以表示為：

I_cm＝C_pdU_cm/dt

非隔離型光伏逆變系統產生的共模漏電流嚴重時會對人身安全造成危害,尤其是在傳統的單相全橋逆變器中，如果采用單極性開關調制策略，則會使共模電壓產生較大的波動，進而帶來嚴重的共模漏電流問題。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提出了一種基于電壓電流極性檢測的高效H橋光伏逆變器，該單相逆變器的電路結構包括六個開關管和兩個二極管，保證系統的共模電壓在開關動作的過程中保持恒定，從而使共模漏電流的大小得到抑制，同時在續流狀態下電路的的拓撲結構可以將光伏模塊和電網隔離，避免功率交換，從而提高了效率，同時提出一種基于電壓電流極性檢測的復合開關調制方式，可以消除逆變器的輸出電流因為非單位功率因數運行或受電網波動影響而發生的畸變。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于電壓電流極性檢測的高效H橋光伏逆變器，包括光伏電池板、直流側電容、交流側濾波電感、H橋逆變器、2個開關管和2個二極管，其中：

直流側電容并聯在光伏電池板兩端，光伏電池板連接H橋逆變器，H橋逆變器的兩個中點上分別串聯一個新增電路，所述新增電路，用于在零電壓的續流模式下將光伏電池板與電網隔離，并且在零電壓狀態下為電流提供續流通路，保證在高頻開關的動作過程中系統共模電壓始終保持直流電壓的一半不變，以抑制共模漏電流的大小；

H橋逆變器與新增電路的連接點處分別伸出四條引線，四條引線不屬于H橋逆變器同一支路且位置不一致的相互連接，組成兩條支路，兩條支路分別通過一個交流側濾波電感連接交流側兩端。

如圖2所示，左橋臂從上至下依次為S1、S5、D1、S2，右橋臂從上至下依次為S3、S6、D2、S4，其中開關管均為上端為集電極，下端為發射極，二極管均為上端為正，下端為負。輸出點A點與B點分別位于D1、S2和D2、S4之間。

所述新增電路結構相同，分別包括串聯的二極管和開關管，開關管的集電極為正向輸入端，每個開關管的集電極與發射極之間都反向連接有一個二極管，且開關管的發射極正向串聯一個二極管。

如圖7所示，左橋臂從上至下依次為S1、S5、D1、S2，右橋臂從上至下依次為S3、S6、D2、S4，其中開關管均為上端為集電極，下端為發射極，二極管均為上端為正，下端為負。輸出點A點與B點分別位于S1、S5和S3、S6之間。

所述新增電路結構相同，分別包括串聯的二極管和開關管，開關管的發射極為正向輸入端，每個開關管的發射極與集電極之間都正向連接有一個二極管，且開關管的發射極反向串聯一個二極管。

如圖8所示，左橋臂從上至下依次為S1、D1、S5、S2，右橋臂從上至下依次為S3、D2、S6、S4，其中開關管S1、S2、S3、S4均為上端為集電極，下端為發射極，S5、S6均為下端為集電極，上端為發射極，二極管均為下端為正，上端為負。輸出點A點與B點分別位于S5、S2和S6、S4之間。