[發明專利]一種寬輸入電壓低損耗的單相光伏并網逆變器

在審

• 申請號: 201610077728.3
• 申請日: 2016-02-04
• 公開（公告）號: CN105577013A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 程善美;劉江;劉瑩
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02M7/537
• 分類號: H02M7/537
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春

技術領域

本發明涉及逆變器技術領域，具體涉及一種寬輸入電壓低功耗的單相 光伏并網逆變器。

背景技術

光伏并網逆變器的作用是將光伏陣列寬的直流電壓轉換為交流電向電 網輸送電能，其設計目標是在性能良好且工作可靠的同時，盡可能輸出最 大的發電功率。而光伏發電效率主要受限制于光伏陣列電壓的利用率以及 逆變器的轉換效率。目前單相無變壓器光伏并網逆變器是小功率并網逆變 器的常用結構，它不僅可以減小逆變器的體積，降低其成本，還能提高逆 變器的效率。常用的單相無變壓器并網逆變器主要有：全橋結構、H5結構、 H6結構、HERIC結構以及并聯的BUCK變換器結構等，這些并網逆變器 的轉換效率稍有不同，其中并聯的BUCK變換器結構效率最高，可以達到 98％。這些并網逆變器的結構有一個共同的特點，就是均采用單級結構。為 實現光伏陣列輸出的能量傳輸給電網，單級結構要求并網逆變器的輸入電 壓必須高于電網電壓峰值，至少高于310V，這就不利于光伏電壓的充分利 用。

為了提高光伏電壓的利用率，當光伏陣列輸出電壓較低時，現已有解 決方案是：一般在并網逆變器的前端增加一個升壓變換器，形成一個兩級 的并網逆變器的結構。前級升壓變換器用于將光伏陣列輸出電壓升高到一 個更高的穩定直流電壓，而后級逆變器則將直流電能轉換為交流電能并與 電網并網。盡管后級的全橋逆變器采用上下混合調制策略，以降低開關管 的開關損耗，但由于前級增加了升壓變換器，同時前級變換器和后級變換 器獨立控制，兩者之間沒有任何的協調機制，這兩個變換器在多數情況下 都要同時工作，因此這種光伏并網逆變器總的效率難以提高，一般在95％ 左右。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種寬輸入電壓低功耗 的單相光伏并網逆變器，旨在解決現有的單相無變壓器并網逆變器存在的 太陽能利用率和效率低的技術問題。

本發明提供了一種寬輸入電壓低功耗的單相光伏并網逆變器，所述單 相光伏并網逆變器為兩級結構，前級為升壓變換器，后級為降壓變換器， 所述升壓變換器包括第一開關管Sb、儲能電感Lb、第一續流二極管Db、 旁路二極管Db1和薄膜電容Cdc；所述儲能電感Lb的一端連接至輸入電壓 Vin的正極，所述儲能電感Lb的一端還連接至所述旁路二極管Db1的陽極， 所述第一續流二極管Db的陽極連接至所述儲能電感Lb的另一端，所述第 一續流二極管Db的陰極連接至所述旁路二極管Db1的陰極；所述薄膜電 容Cdc的一端連接在所述第一續流二極管Db的陰極，所述薄膜電容Cdc 的另一端連接至所述輸入電壓Vin的負極；所述第一開關管Sb的一端連接 至所述儲能電感Lb的另一端，所述第一開關管Sb的另一端連接至所述輸 入電壓Vin的負極；所述第一開關管Sb的控制端用于接收外部的PWM調 制信號并控制所述第一開關管Sb的一端與另一端之間的導通；所述降壓變 換器包括：第二開關管S1、第三開關管S2、第四開關管S3、第五開關管 S4、第二續流二極管D1、第三續流二極管D2、第一濾波電感L_f1、第二濾 波電感L_f2和濾波電容C_f；所述第二開關管S1與所述第一濾波電感L_f1相連 和所述濾波電容C_f構成輸出正弦電壓的正半周的斬波電路，所述第二續流 二極管D1連接在所述第二開關管S1和所述第一濾波電感L_f1之間為所述第 一濾波電感L_f1提供續流回路；所述第三開關管S2與所述第二濾波電感L_f2相連和所述濾波電容C_f構成輸出正弦電壓的負半周的斬波電路，所述第三 續流二極管D2連接在所述第三開關管S2和所述第二濾波電感L_f2之間為所 述第二濾波電感L_f2提供續流回路；所述第四開關管S3和所述第五開關管 S4的一端相連，并與所述第二續流二極管D1和所述第三續流二極管D2的 陰極相連，所述第四開關管S3和所述第五開關管S4的另一端分別電網兩 端相連，交替導通提供正負半周斬波切換回路。所述第二開關管S1、第三 開關管S2、第四開關管S3、第五開關管S4的控制端接收外部的PWM調 制信號。