[發明專利]一種微型逆變器及其控制方法

在審

• 申請號: 202211071105.7
• 申請日: 2022-09-02
• 公開（公告）號: CN115360758A
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 高明智;許佳雄
• 申請（專利權）人: 杭州捷布科技有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/32;H02J3/36;H02J1/10;H02M3/158;H02M3/335;H02M7/537
• 代理公司: 常州眾慧之星知識產權代理事務所(普通合伙) 32458
• 代理人: 郭云梅

一種微型逆變器，包括，多個前級DC/DC變換電路，所述前級DC/DC變換電路的輸入端與各自的光伏電池組件連接，多個所述前級DC/DC變換電路的輸出端與第一直流母線并聯，所述前級DC/DC變換電路控制所述光伏電池組件的輸出電壓；后級DC/DC變換電路，其輸入端與所述第一直流母線并聯，其輸出端與第二直流母線并聯，所述后級DC/DC變換電路控制所述第一直流母線的電壓；DC/AC變換電路，其輸入端與所述第二直流母線并聯，將所述第二直流母線輸出的直流電逆變為交流電。本發明的微型逆變器減少了隔離變壓器的數量，可以達到更高的功率密度；基于多路Boost電路可以更有效的提高光伏電池最大功率點追蹤的效率，提高光伏電池的發電效率。

技術領域

本發明屬于逆變器技術領域，具體涉及微型逆變器。

背景技術

光伏發電系統是利用半導體材料的光伏效應，將太陽輻射能轉化為電能的一種發電系統。光伏發電系統的能量來源于取之不盡、用之不竭的太陽能，是一種清潔、安全和可再生的能源。

微型逆變器，一般指的是光伏發電系統中的功率較小、具組件級MPPT的逆變器，全稱是微型光伏并網逆變器?！拔⑿汀笔窍鄬τ诩惺侥孀兤鞫缘?。集中式逆變器是將所有的光伏電池組件在陽光照射下生成的直流電全部串并聯在一起，再通過一個逆變器將直流電逆變成交流電接入電網；微型逆變器則對每塊光伏電池組件進行單獨控制。其優點是可以對每塊光伏電池組件進行獨立的MPPT控制，能夠大幅提高整體發電效率，同時也可以避免集中式逆變器具有的直流高壓、弱光效應差、木桶效應等。

可以同時連接多個光伏電池組件的光伏微型逆變器，可以保證每個光伏組件單獨實現最大功率點跟蹤的功能，再通過一個逆變器將所有光伏電池組件的能量轉變為交流電接入電網。相比于只能連接單個光伏電池組件的微型逆變器，具有轉換效率更高、成本更低、體積更小、功率密度更大等優點。

已知技術中，可以同時連接多個光伏電池組件的光伏微型逆變器，通常為兩級的拓撲結構。

第一級是為與單個光伏電池組件連接的DC-DC升壓電路，兼具MPPT功能，其輸出連接至直流母線。由于單個光伏電池組件的電壓最大一般不超過60V，因此該級電路通常為帶有變壓器的隔離型DC-DC升壓電路，以實現10到50倍的直流升壓比。所述隔離型DC-DC升壓電路例如采用交錯并聯反激變換電路(Flyback)方案，單個反激變換電路(Flyback)的最大功率難以超過300瓦，因而采用交錯并聯反激變換電路(Flyback)的方式提高功率等級至600瓦。當光伏輸入功率低時，只有一個反激變換電路(Flyback)工作，功率高時兩個反激變換電路(Flyback)工作，工作在交錯并聯模式，以提高效率。

第二級是并網逆變電路，其將直流母線的直流電轉變為交流電并接入電網。由于微型逆變器的功率一般很小，因此該級電路通常為臨界導通模式(critical-conductionmode，CRM)逆變電路，以提高轉換效率。

上述可連接多路光伏組件的光伏微型逆變器的傳統拓撲結構，有以下幾個缺點：

第一，不同型號的光伏電池組件最大功率點電壓不同，一般在30V至50V之間，而對于隔離型DC-DC升壓電路，難以在不同升壓比的情況下保證電路始終工作在高轉換效率區間；

第二，不同型號的光伏電池組件最大功率范圍在200瓦至800瓦之間，對于單個隔離型DC-DC升壓電路，難以確保在不同功率段都工作在最大轉化效率區間，對于連接了不同型號光伏電池組件的微型逆變器來說，難以保證實現系統效率最優。

第三，準諧振逆變電路適用于1000瓦以內的小功率范圍，功率等級不能超過2000瓦，如果功率等級過高，準諧振逆變電路會有難以控制并網電流諧波失真率、并網電感體積過大，成本過高等問題。這些缺點已經限制了微型逆變器提升功率等級的發展趨勢。