[發明專利]一種并網逆變器

在審

• 申請號: 202211061943.6
• 申請日: 2022-08-31
• 公開（公告）號: CN115333158A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 王立喬;程超然
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M7/537;H02M1/088
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 張建

本發明公開了一種并網逆變器，該逆變器由直流電源、有源開關管、二極管、電容以及電感組成。本發明通過將輸入側與輸出側陰極共接地，從而完全消除光伏電池板寄生電容上的漏電流；無需變壓器或前級升降壓電路便可實現寬范圍的輸出電壓調節，因此可以應用到不同功率要求的場合中；電路中間電容取值以及耐壓要求較低，可以使用非電解電容，提升電路壽命并且降低維護成本；正負半周期分別使用了zeta、buck?boost變換器作為工作回路，電路中有源器件的使用較少，且大部分為工頻工作狀態，同時正負半周期的無源器件復用率高，極大簡化了電路結構，可以有效的減少系統損耗以及體積；電路輸出量為電流量，易于并網運行。

技術領域

本發明涉及力電子技術領域，尤其是一種并網逆變器。

背景技術

進入新世紀以來，我國經濟社會的飛速發展離不開各類能源的消耗，其中以煤炭與石油為首的化石能源占其絕大部分。但是，化石能源的使用往往會生成各類污染源，破壞環境，與我國加強生態文明建設相悖，并且化石能源屬于不可再生能源，因此尋找一種新型清潔能源替代化石能源成為我國能源領域的一大重點。太陽能作為新型清潔能源的一種，一經發現便受到人們的廣泛關注，其具有的普遍、無害、巨大、長久的優點，使其在各個新型能源中脫穎而出，成為各學者重點研究利用的能源之一。光伏發電是有效利用太陽能的一種方式，光伏逆變器是光伏發電系統中的重要環節，使用不同的光伏逆變器，會使光伏系統的能源轉換效率、適用場合等發生改變，因此為了應對不同場合，同時提高能源轉換效率，不同結構、控制策略的光伏逆變器不斷被提出。光伏系統的輸入會隨著日照強度、濕度等環境因素發生擾動，為了使其輸出保持穩定，要求光伏逆變器需要擁有升降壓能力。部分傳統電路中使用了變壓器來獲得升降壓能力，其中分為工頻變壓器和高頻變壓器兩種，但不論是哪種都存在系統體積大、逆變效率低、響應速度慢等問題。若采用前級DC-DC升降壓，后級DC-AC逆變的方式，可以解決變壓器所帶來的各種問題，但兩級的結構使系統的效率和安全性無法得到保障。針對傳統電路的不足，單級非隔離型逆變器應運而生，此類電路具有逆變效率高、系統體積小、控制方法簡單等優點，但是由于其光伏電池板與輸出側不存在電氣隔離，光伏電池板與大地之間存在寄生電容，容易引起漏電流，從而影響光伏系統的安全運行。

發明內容

為了解決現有電路的問題，本發明提出了一種能夠完全消除光伏電池板的對地漏電流，易于并網運行，能通過自身的升降壓功能適應中小功率輸入側擾動應用場景且無電解電容的新型逆變器。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種并網逆變器，包括直流電源、四個開關管、兩個二極管、兩個電容和三個電感；直流電源P端通過第一開關管S1與第一電感L1、第四開關管S4的一端、第一二極管D1的陰極端相連；第四開關管S4的另一端與第一電容C1的一端相連，第一電容C1的另一端與第二二極管D2的陰極、第二電感L2的一端相連；第一二極管D1的陽極通過第三開關管S3與第二電感L2的另一端相連，且通過濾波電感Lf與負載或電網相連；

直流電源N端與第一電感L1的另一端、第二二極管D2的另一端經過第二開關管S2的端點、第二電感L2的一端經過濾波電容Cf的端點以及負載或電網的另一端相連。

本發明技術方案的進一步改進在于：直流電源N端與電網公共端B直接相連，即輸入輸出共地，光伏電池板中的寄生電容中將不存在極間電流，因此可以完全消除漏電流的影響。

本發明技術方案的進一步改進在于：所述逆變器正半周期工作于zeta模式，負半周期工作于buck-boost模式，利用zeta變換器的正向輸出特性與buck-boost變換器的反向輸出特性實現輸出交流信號。

本發明技術方案的進一步改進在于：輸出的交流電電壓在直流電源輸入電壓E前后的一定范圍內可調。

本發明技術方案的進一步改進在于：所述逆變器中兩個電容均不采用電解電容，實現了無電解電容化。