[發明專利]一種光伏并網逆變器及其控制方法

有效

• 申請號: 201510078844.2
• 申請日: 2015-02-13
• 公開（公告）號: CN104638971B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 張犁;趙晉泉
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02J3/38
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

1.一種光伏并網逆變器，其特征在于：包括第一直流母線電容支路、第二直流母線電容支路、升壓變換電路、直流旁路支路、全橋逆變電路和交流濾波電路；所述第一直流母線電容支路、升壓變換電路、第二直流母線電容支路、全橋逆變電路和交流濾波電路依次連接，所述第一直流母線電容支路的輸入端外接光伏組件串，所述交流濾波電路的輸出端外接電網，所述第一直流母線電容支路的輸入端與全橋逆變電路的輸出端之間并接有直流旁路支路；

所述光伏并網逆變器包括以下兩種結構：

第一種光伏并網逆變器結構如下：

所述第一直流母線電容支路包括第一直流母線電容；

所述第一直流母線電容的正極和負極分別與光伏組件串的正輸出端和負輸出端連接；

所述升壓變換電路包括儲能電感、第一功率開關管和第一功率二極管；

所述儲能電感的一端與第一直流母線電容的正極連接，另一端分別與第一功率開關管的集電極和第一功率二極管的陽極連接，所述第一功率開關管的發射極與第一直流母線電容的負極連接；

所述第二直流母線電容支路包括第二直流母線電容；

所述第二直流母線電容的正極與第一功率二極管的陰極連接，所述第二直流母線電容的負極與第一直流母線電容的負極連接；

所述全橋逆變電路包括第四功率開關管、第五功率開關管、第六功率開關管和第七功率開關管；

所述第四功率開關管的發射極與第五功率開關管的集電極連接，所述第六功率開關管的發射極和第七功率開關管的集電極連接，所述第四功率開關管和第六功率開關管的集電極均與第二直流母線電容的正極連接，所述第五功率開關管和第七功率開關管的發射極均與第二直流母線電容的負極連接；

所述交流濾波電路包括第一濾波電感、第二濾波電感和濾波電容；

所述第一濾波電感的一端與第四功率開關管的發射極連接，另一端與濾波電容的一端連接，所述濾波電容的另一端與第二濾波電感的一端連接，所述第二濾波電感的另一端與第六功率開關管的發射極連接，所述濾波電容的兩端外接電網；

所述直流旁路支路具有第一連接端、第二連接端和第三連接端，所述第二連接端和第三連接端為直流旁路支路的輸出端，所述第一連接端為直流旁路支路的輸入端；

所述第一連接端與第一直流母線電容的正極連接，所述第二連接端與第四功率開關管的發射極連接，所述第三連接端與第六功率開關管的發射極連接；

第一種光伏并網逆變器結構的直流旁路支路包括以下兩種結構：

第一種結構為： 所述直流旁路支路包括第二功率二極管、第二功率開關管和第三功率開關管，所述第二功率二極管的陽極與第一連接端連接，陰極分別與第二功率開關管和第三功率開關管的集電極連接，所述第二功率開關管的發射極與第二連接端連接，所述第三功率開關管的發射極與第三連接端連接；

第二種結構為：所述直流旁路支路包括第三功率二極管、第四功率二極管、第二功率開關管和第三功率開關管，所述第三功率二極管和第四功率二極管的陽極均與第一連接端連接，所述第三功率二極管的陰極與第二功率開關管的集電極連接，所述第二功率開關管的發射極與第二連接端連接，所述第四功率二極管的陰極與第三功率開關管的集電極連接，所述第三功率開關管的發射極與第三連接端連接；

第一種光伏并網逆變器結構的驅動原理為：

電網電壓正半周，光伏組件串輸出電壓低于電網電壓瞬時值的絕對值時，第二功率開關管與第七功率開關管的驅動信號相同，均為高電平，第四功率開關管的驅動信號按單極性SPWM方式高頻動作，其它功率開關管驅動信號均為低電平；

電網電壓正半周，光伏組件串輸出電壓高于電網電壓瞬時值的絕對值時，第七功率開關管的驅動信號為高電平，第二功率開關管的驅動信號按單極性SPWM方式高頻動作，其它功率開關管驅動信號均為低電平；

電網電壓負半周，光伏組件串輸出電壓低于電網電壓瞬時值的絕對值時，第三功率開關管與第六功率開關管的驅動信號相同，均為高電平，第五功率開關管的驅動信號按單極性SPWM方式高頻動作，其它功率開關管驅動信號均為低電平；

電網電壓負半周，光伏組件串輸出電壓高于電網電壓瞬時值的絕對值時，第六功率開關管的驅動信號為高電平，第三功率開關管的驅動信號按單極性SPWM方式高頻動作，其它功率開關管驅動信號均為低電平；

第二種光伏并網逆變器結構如下：

所述第一直流母線電容支路包括第一直流母線電容；

所述第一直流母線電容的正極和負極分別與光伏組件串的正輸出端和負輸出端連接；

所述升壓變換電路包括儲能電感、第一功率開關管和第一功率二極管；

所述儲能電感的一端與第一直流母線電容的負極連接，另一端分別與第一功率開關管的發射極和第一功率二極管的陰極連接，所述第一功率開關管的集電極與第一直流母線電容的正極連接；

所述第二直流母線電容支路包括第二直流母線電容；

所述第二直流母線電容的正極與第一功率開關管的集電極連接，所述第二直流母線電容的負極與第一功率二極管的陽極連接；

所述全橋逆變電路包括第四功率開關管、第五功率開關管、第六功率開關管和第七功率開關管；

所述第四功率開關管的發射極與第五功率開關管的集電極連接，所述第六功率開關管的發射極和第七功率開關管的集電極連接，所述第四功率開關管和第六功率開關管的集電極均與第二直流母線電容的正極連接，所述第五功率開關管和第七功率開關管的發射極均與第二直流母線電容的負極連接；

所述交流濾波電路包括第一濾波電感、第二濾波電感和濾波電容；

所述第一濾波電感的一端與第四功率開關管的發射極連接，另一端與濾波電容的一端連接，所述濾波電容的另一端與第二濾波電感的一端連接，所述第二濾波電感的另一端與第六功率開關管的發射極連接，所述濾波電容的兩端外接電網；

所述直流旁路支路具有第一連接端、第二連接端和第三連接端，所述第二連接端和第三連接端為直流旁路支路的輸出端，所述第一連接端為直流旁路支路的輸入端；

所述第一連接端與第一直流母線電容的負極連接，所述第二連接端與第六功率開關管的發射極連接，所述第三連接端與第四功率開關管的發射極連接；

第二種光伏并網逆變器結構的直流旁路支路包括以下兩種結構：

第一種結構為：所述直流旁路支路包括第二功率二極管、第二功率開關管和第三功率開關管，所述第二功率二極管的陰極與第一連接端連接，陽極分別與第二功率開關管和第三功率開關管的發射極連接，所述第二功率開關管的集電極與第二連接端連接，所述第三功率開關管的集電極與第三連接端連接；

第二種結構為：所述直流旁路支路包括第三功率二極管、第四功率二極管、第二功率開關管和第三功率開關管，所述第三功率二極管和第四功率二極管的陰極均與第一連接端連接，所述第三功率二極管的陽極與第二功率開關管的發射極連接，所述第二功率開關管的集電極與第二連接端連接，所述第四功率二極管的陽極與第三功率開關管的發射極連接，所述第三功率開關管的集電極與第三連接端連接；

第二種光伏并網逆變器結構的驅動原理為：

電網電壓正半周，光伏組件串輸出電壓低于電網電壓瞬時值的絕對值時，第二功率開關管與第七功率開關管的驅動信號相同，均為高電平，第四功率開關管的驅動信號按單極性SPWM方式高頻動作，其它功率開關管驅動信號均為低電平；

電網電壓正半周，光伏組件串輸出電壓高于電網電壓瞬時值的絕對值時，第七功率開關管的驅動信號為高電平，第二功率開關管的驅動信號按單極性SPWM方式高頻動作，其它功率開關管驅動信號均為低電平；

電網電壓負半周，光伏組件串輸出電壓低于電網電壓瞬時值的絕對值時，第三功率開關管與第五功率開關管的驅動信號相同，均為高電平，第六功率開關管的驅動信號按單極性SPWM方式高頻動作，其它功率開關管驅動信號均為低電平；

電網電壓負半周，光伏組件串輸出電壓高于電網電壓瞬時值的絕對值時，第五功率開關管的驅動信號為高電平，第三功率開關管的驅動信號按單極性SPWM方式高頻動作，其它功率開關管驅動信號均為低電平。