[發明專利]一種雙頻無變壓器型單相光伏并網逆變器

在審

• 申請號: 202010527629.7
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111864794A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 楊立永
• 申請（專利權）人: 北方工業大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及逆變器技術領域，具體涉及一種雙頻無變壓器型單相光伏并網逆變器，包括器殼，該器殼內設置有電路板，該電路板上包括控制單元和主回路單元；所述主回路單元又分為功率單元和消諧單元，消諧單元和功率單元并聯于單相電網兩側；消諧單元的母線負極和功率單元的母線負極通過連接電容相連；所述功率單元的LA、LB端子通過功率濾波器連接到電網的L、N兩個端子；所述消諧單元的HA、HB端子通過消諧濾波器連接到電網的L、N兩個端子，形成主回路單元；它通過新型的拓撲結構和控制算法，有效的抑制了無變壓器型并網逆變器的對地漏電流，同時提高了逆變器的整體效率和功率密度。

【技術領域】

本發明涉及逆變器技術領域，具體涉及一種雙頻無變壓器型單相光伏并網逆變器。

【背景技術】

發展可再生能源是解決環境問題的重要手段，而光伏并網發電系統是可再生能源的一種重要形式，光伏并網逆變器是其中的重要組成部分，如何進一步提高并網逆變器的效率與并網電流的質量，同時降低體積和成本，受到了廣泛關注。無變壓器型并網逆變器不需要在逆變器和電網之間使用單相變壓器，因此，在成本、可靠性、結構簡單性和效率等方面均具有優勢，已經被廣泛應用到了2.5kW～8kW功率范圍內的分布式光伏發電系統中。但是由于在系統中不存在隔離變壓器，因而會產生通過光伏電池板與地之間的寄生電容的電流回路，從而產生對地漏電流。

為了消除無變壓器型并網逆變器的漏電流，提出了多種拓撲結構，應用最為廣泛的是H5結構和HERIC結構。H5結構是在全橋逆變器的基礎上，于直流母線正極和逆變橋之間，設置一個功率器件，通過控制功率器件的導通和關斷，保證在續流階段實現直流母線(光伏電池板)與交流電網的隔離，達到了減小漏電流的目的。而HERIC結構是在全橋結構的輸出端與濾波器之間，并聯了由兩個串聯功率器件(每個器件反并聯一個續流二極管)組成的雙向開關，通過控制這兩個功率器件的導通和關斷，實現了續流階段直流母線(光伏電池板) 與交流電網的隔離，對漏電流進行抑制。

目前，無變壓器型單相光伏并網逆變器主要存在漏電流大、效率需要進一步提升、結構和控制復雜等問題。

在漏電流方面，H5型和HERIC型無變壓器單相并網逆變器的正負母線，在單極性調制下的續流階段，與電網處于斷開狀態，從而不能保證在該階段光伏電池板(直流母線的正負極)對地電壓，跟隨電網電壓變化，導致下一個功率傳輸階段，寄生電容兩端的電壓快速變化，進而產生較大的對地漏電流，影響系統的安全性能。

對于效率提升方面，目前的各種無變壓器型并網逆變器都沒有解決開關頻率和效率及體積之間的矛盾。為了提高逆變器的效率，需要使用較低的開關頻率，但這又增加了無源濾波器的體積；反之為了減小無源濾波器的體積，就需要提高開關頻率，這樣又會降低逆變器的效率，同時增加冷卻系統的設計難度。同時，對于H5結構和HERIC結構降低開關頻率，還會因為增加直流母線的負極 (正極)電壓的高頻分量的幅值，進而增加對地漏電流的幅值。

在結構和控制算法復雜性方面，為了進一步降級漏電流水平，從調制策略、增加開關數量以改進拓撲結構、中點電壓鉗位、阻斷漏電流回路等方面提出了各種改進方案，但是與H5型和HERIC型基本無變壓型并網逆變器的拓撲結構相比，都在不同程度上增加了拓撲結構或(和)控制策略的難度，在一定程度上增加了系統的成本。

可見，雖然無變壓器型并網逆變器已經得到了廣泛的應用，但是在漏電流大小、效率和實現復雜性等方面還需要進一步改進。

【發明內容】

本發明的目的在于針對現有技術的缺陷和不足，提供一種雙頻無變壓器型單相光伏并網逆變器，它通過新型的拓撲結構和控制算法，有效的抑制了無變壓器型并網逆變器的對地漏電流，同時提高了逆變器的整體效率和功率密度。