CN103178734A

CN103178734A - 一种光伏逆变器

Info

Publication number: CN103178734A
Application number: CN2013100743692A
Authority: CN
Inventors: 袁宏亮
Original assignee: NEOVOLTAIC ENERGY NANTONG CO Ltd
Current assignee: NEOVOLTAIC ENERGY NANTONG CO Ltd
Priority date: 2013-03-08
Filing date: 2013-03-08
Publication date: 2013-06-26

Abstract

本发明公开了一种光伏逆变器，包括四个开关电路、两个续流电路、两个滤波电感、一个储能电容，其中续流电路由续流开关器件和续流二极管串联组成，续流二极管为反向二极管，所述开关电路受高频PWM信号控制，续流电路受与逆变器输出相同频率的低频信号控制，所述储能电容跨接在全桥拓扑电路的输入端口；本发明具有低功耗，低纹波，低成本，高效率，高可靠性等优点。

Description

一种光伏逆变器

技术领域

本发明涉及一种将直流电能转换为交流电能的逆变器，具体涉及一种将光伏阵列的太阳能电池的直流电能转换为与市电并网的交流电能的逆变器，属于直流/交流(DC/AC)电能转换装置。

背景技术

现有的光伏并网逆变器主要有：

1）隔离型并网逆变器，主要是通过使用隔离变压器将直流侧和交流侧进行电气绝缘，这种逆变器虽然不存在共模电流（漏电流）等带来的安全上和EMC等的问题，但是成本高，电能变换效率低。

2）非隔离并网逆变器，通过省略隔离变压器来提高电能变换效率。但是由于直流侧和交流侧没有电气绝缘，以及光伏阵列和地之间存在寄生电容，会产生共模电流，这便增加了电磁辐射和安全隐患。为此应设法抑制非隔离型光伏并网逆变器中的共模电流。以下为共模电流小的主要几种非隔离并网逆变器：

A．双极性全桥逆变电路

其电路如图1所示，该双极性全桥逆变电路，虽然电路结构简单，共模电流（漏电流）小，但是电路中的四个开关S1～S4始终在高频开关，开关损耗大，而且输出电流纹波大，增加了交流滤波电感L1、L2上的损耗，另外存在滤波电感L1、L2和储能电容C之间的能量交换，电感与电容器件中的寄生因素引起额外的功率损耗，所以整体变换效率极低。

B．H5 桥逆变器

其电路如图２所示，在该逆变器中，通过在双极性全桥逆变电路的直流侧增加一个额外的开关器件S5及二极管D5，使得续流回路在续流时与直流侧断开，从而使该拓扑不仅抑制了共模电流，而且没有滤波电感L1、L2和储能电容C之间的能量交换的问题。输出电压为单极性，电流纹波小，减小了交流滤波电感上L1、L2的损耗。

缺点：能量输出时，电流输出的正负半周均需通过３个器件S5、S1、S4或S5、S3、S2,这样增加了器件的导通损耗。另外，可能会发生开关器件故障引起的桥臂短路，而这个短路途径没有任何阻抗，会在极短的时间能产生非常大的短路电流，有引起电路损坏的危险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺点和不足，提供一种高效率、高可靠性的光伏逆变器，解决了滤波电感和储能电容之间的能量交换问题，减小导通损耗，通过增加反向二极管降低了桥臂短路的危险，提高电路的可靠性。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种光伏逆变器，包括四个开关电路、两个滤波电感、一个储能电容、两个续流电路，其中第一开关电路与第三开关电路的输入端分别与所述光伏逆变器输入端正极连接，第二开关电路与第四开关电路的输出端分别与所述光伏逆变器输入端负极连接；第一开关电路与第二开关电路之间连接第一续流电路，第一续流电路的输入端与第二开关电路的输入端连接形成结点E，第一续流电路的输出端与第一开关电路的输出端连接形成结点C；第三开关电路与第四开关电路之间连接第二续流电路，第二续流电路的输入端与第四开关电路的输入端连接形成结点F，第二续流电路的输出端与第三开关电路输出端连接形成结点D；第一滤波电感L1的一端与结点C连接，另一端与结点F、负载Vac的一端连接；第二滤波电感L2一端与结点D连接,另一端与结点E、负载Vac的另一端连接；所述储能电容跨接在光伏逆变器输入端的正负极之间；所述四个开关电路受高频信号控制，续流电路受低频信号控制，其中高频信号为PWM信号，低频信号为与逆变器输出相同频率的信号。

所述续流电路由续流开关器件和续流二极管串联连接，其中续流二极管为反向二极管。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明装置续流回路在续流时与直流侧断开，抑制了共模电流，而且没有滤波电感和储能电容之间的能量交换的问题，防止了电感与电容器件中的寄生因素引起额外的损耗；

2、输出电压为单极性，电流纹波小，减小了交流滤波电感上的损耗。

3、只有两个开关器件同时进行高频开关，减小了开关损耗；

4、能量输出时电流只流过两个器件，降低了导通损耗；

5、在桥臂中增加反向二级管，开关器件出现故障时，不容易发生桥臂短路，增强了电路的可靠性。

附图说明

图1为现有技术的双极性全桥逆变电路图。

图2为现有技术的H5桥逆变器电路图。

图3为本发明的逆变器电路图。

图4为本发明的逆变器输出电流正半周示意图。

图5为本发明的逆变器输出电流正半周续流示意图。

图6为本发明的逆变器输出电流负半周示意图。

图7为本发明的逆变器输出电流负半周续流示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构及工作过程作进一步说明。

如图1所示，双极性全桥逆变电路包括一个全桥拓朴电路、两个滤波电感、储能电容、直流电源、负载，全桥拓扑电路由四个开关电路组成，其中，四个开关电路分别由开关器件S1与二极管D1并联连接，开关器件S2与二极管D2并联连接，开关器件S3与二极管D3并联连接，开关器件S4与二极管D4并联连接；开关器件S1与开关器件S2连接形成结点A，开关器件S3与开关器件S4连接形成结点B，结点A、B之间依次串联连接滤波电感L1、交流侧负载Vac和滤波电感L2；直流电源Vin与储能电容C并联跨接在全桥拓扑电路的输入端口1、2之间。

H5桥逆变器电路，如图2所示，在图１所示电路的直流侧增加一个开关器件S5和续流二极管D5，开关器件S5和续流二极管D5并联连接，使得续流回路在续流时与直流侧断开。

本发明在图２所示电路的基础上进行了改进，增加了两个续流电路，如图3所示，续流电路由续流开关器件S5、S6和续流二极管D5、D6组成，开关器件S5与续流二极管D5串联组成第一续流电路，开关器件S6与续流二极管D6串联组成第二续流电路，第一续流电路串接在开关器件S1与开关器件S2之间，分别形成结点C、D第二续流电路串接在开关器件S3与开关器件S4之间，分别形成结点E、F；滤波电感L1跨接在结点C、F之间，滤波电感L2跨接在结点D、E之间，结点C、D之间依次串联滤波电感L1、交流侧负载Vac和滤波电感L2；开关器件S1、S2、S3、S4受高频PWM信号控制，续流开关器件S5、S6受与交流输出相同频率的低频信号控制。

假设电流从结点A流出为输出电流的正半周，电流从结点B点流出为输出电流的负半周。

.在输出电流的正半周，如图4所示，开关器件S3、S4、续流器件S6始终保持关断，续流器件S5始终保持导通。当开关器件S1、S2导通时，电流从直流电源Vin流出，依次通过开关器件S1、结点C、滤波电感L1、交流侧负载Vac、结点E、开关器件S2回到直流电源Vin组成闭合回路，输出电流的正半周从交流侧负载Vac输出。当开关器件S1、S2关断时，如图5所示，电流经过续流开关S5，续流二极管D5、结点C、结点E为交流侧负载Vac进行续流。

. 在输出电流的负半周，如图6所示，开关器件S1、S2、续流器件S5始终保持关断，续流器件S6始终保持导通。当开关器件S3、S4导通时，电流从直流电源Vin流出，通过开关器件S3、结点D、滤波电感L2、交流侧负载Vac、结点F、开关器件S4回到直流电源Vin组成闭合回路，输出电流的负半周从交流侧负载Vac输出。当开关器件S3、S4关断时，如图7所示，电流经过续流开关S6，续流二极管D6、结点D、结点F为交流侧负载Vac进行续流。

Claims

1.一种光伏逆变器，其特征在于：包括四个开关电路、两个滤波电感、一个储能电容、两个续流电路，其中第一开关电路与第三开关电路的输入端分别与所述光伏逆变器输入端正极连接，形成结点（1），第二开关电路与第四开关电路的输出端分别与所述光伏逆变器输入端负极连接，形成结点（2）；第一开关电路与第二开关电路之间连接第一续流电路，第一续流电路的输入端与第二开关电路的输入端连接形成结点E，第一续流电路的输出端与第一开关电路的输出端连接形成结点C；第三开关电路与第四开关电路之间连接第二续流电路，第二续流电路的输入端与第四开关电路的输入端连接形成结点F，第二续流电路的输出端与第三开关电路输出端连接形成结点D；第一滤波电感L1的一端与结点C连接，另一端与结点F、负载Vac一端连接；第二滤波电感L2一端与结点D连接,另一端与结点E、负载Vac另一端连接；所述储能电容跨接在光伏逆变器输入端的正负极之间；所述四个开关电路受高频信号控制，续流电路受低频信号控制。

2.根据权利要求1所述的一种光伏逆变器，其特征在于：所述续流电路由续流开关器件和续流二极管串联连接，其中续流二极管为反向二极管。

3.根据权利要求1所述的一种光伏逆变器，其特征在于：所述高频信号为PWM信号，低频信号为与逆变器输出相同频率的信号。