输出端。第一功率开关SI的集电极和第一反并联二极管Dl的阴极，分别与光伏阵列PV的第一连接端连接；第一功率开关SI的发射极和第一反并联二极管Dl的阳极，分别与第二功率开关S2的集电极和第二反并联二极管D2的阴极连接；第二功率开关S2的发射极和第二反并联二极管D2的阳极，分别与光伏阵列PV的第二连接端连接；第一功率开关SI的基极和第二功率开关S2的基极，分别作为控制端，与控制信号连接；第一功率开关SI的发射极和第二功率开关S2的集电极的公共端为功率控制桥臂的输出端。
[0029]在该光伏逆变电路实现单位功率因数并网发电的条件下，本发明的工作原理是:
I)电网电压正半周时，功率开关S4 —直导通，功率开关S2、S3 一直关断，功率开关SI
以正弦脉冲宽度调制(SPffM)方式进行高频开通与关断。
[0030]当功率开关SI开通时，电流流动方向如图2所示，光伏阵列产生的电能通过功率开关S1、交流滤波电感L1、直流母线滤波电容C2注入AC电网。此时2端和AC交流电网的零线相连，也与直流母线滤波电容C2的正端相连。I端与光伏阵列输出电压正端相连。产生对地寄生电容的漏电流对应的共模电压等于直流母线滤波电容C2上的电压，由于C1、C2容量很大，等于光伏阵列输出电压的一半，所以此时共模电压基本保持不变。当作用在对地寄生电容上的电压是直流电压时，则寄生电容上不会产生漏电流。
[0031]当功率开关SI关断时，电流流动方向如图3所示，交流滤波电感电流通过滤波电感L1、功率开关S4、二极管D3、AC交流电网进行续流，因此I端和2端的电压相等，都被箝位在光伏阵列输出电压的一半。所以此时共模电压也等于光伏阵列输出电压的一半。
[0032]由此可见，在电网电压正半周时，共模电压是不变的，等于光伏阵列输出电压的一半，于是基本不会产生对地寄生电容上的漏电流。同时可见，只有功率开关SI具有开关损耗，只有功率开关S4具有通态损耗，交流滤波电感LI仅承受O和光伏阵列输出电压的一半，所以整个电路的损耗很小，利于提高系统效率。
[0033]2)电网电压负半周时，功率开关S3 —直导通，功率开关S1、S4 一直关断，功率开关S2以SPffM方式进行开通与关断。
[0034]当功率开关S2开通时，电流流动方向如图4所示，光伏阵列产生的电能通过直流母线滤波电容Cl、功率开关S2、滤波电感LI注入AC电网。此时2端和AC交流电网的零线相连，也与直流母线滤波电容C2的正端相连。I端与光伏阵列输出电压负端相连。产生对地寄生电容的漏电流对应的共模电压等于直流母线滤波电容C2上的电压，由于C1、C2容量很大，等于光伏阵列输出电压的一半，所以此时共模电压基本保持不变。当作用在对地寄生电容上的电压是直流电压时，则寄生电容上不会产生漏电流。
[0035]当功率开关S2关断时，电流流动方向如图5所示，交流滤波电感电流通过滤波电感L1、功率开关S3、二极管D4、AC交流电网进行续流，因此I端和2端的电压被箝位在光伏阵列输出电压的一半。
[0036]可见，在电网电压负半周时，共模电压也是不变的，也等于光伏阵列输出电压的一半。于是基本不会产生对地寄生电容上的漏电流。同时可见，只有功率开关S2具有开关损耗，只有功率开关S3具有通态损耗，交流滤波电感LI仅承受O和光伏阵列输出电压的一半，所以整个电路的损耗很小，利于提高系统效率。
[0037]图6是各个功率开关的控制波形图，在AC电网电压正半周，功率开关S4的控制信号一直为高电平，表不一直开通。功率开关S3和S2的控制信号一直为低电平，表不S3和S2都一直关断。功率开关SI的控制信号是正弦脉冲宽度脉冲信号，脉冲宽度两边窄、中间宽，高电平时表示SI开通，低电平时表示SI关断。
[0038]在AC电网电压负半周，功率开关S3的控制信号一直为高电平，表不一直开通。功率开关S4和SI的控制信号一直为低电平，表示S4和SI都一直关断。功率开关S2的控制信号是正弦脉冲宽度脉冲信号，脉冲宽度两边窄、中间宽，高电平时表示S2开通，低电平时表示S2关断。
[0039]综上，在整个电网周期内，采用单极性调制后，本发明的逆变电路对地寄生电容基本不会产生漏电流。在每半个电网周期内，只有I个功率开关具有开关损耗，只有I个功率开关具有通态损耗，交流滤波电感LI仅承受O和光伏阵列输出电压的一半，所以整个电路的损耗很小，系统效率尚。
[0040]与现有技术相比，本发明的技术方案至少可以达到的有益效果是:实现了一种无变压器隔离的单相光伏并网逆变电路，采用单极性的调制方式可以提高电路的转换效率，实现了单位功率因数并网，最大限度地向电网注入有功功率，减小了对地寄生电容的漏电流，防止对人身造成电击危险。
[0041]最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种新型单相光伏并网发电逆变电路，其特征在于，包括光伏阵列PV，并联在所述光伏阵列PV的第一连接端和光伏阵列PV的第二连接端之间的滤波桥臂和功率控制桥臂，以及连接在所述功率控制桥臂的输出端与滤波桥臂的输出端之间的并网单元；所述滤波桥臂的输出端接地。2.根据权利要求1所述的新型单相光伏并网发电逆变电路，其特征在于，所述并网单元，包括依次连接在所述功率控制桥臂的输出端与滤波桥臂的输出端之间的交流滤波电感LI和交流电网AC，以及连接在所述功率控制桥臂的输出端与滤波桥臂的输出端之间的镜像功率控制模块。3.根据权利要求2所述的新型单相光伏并网发电逆变电路，其特征在于，所述镜像功率控制模块，包括依次连接在所述功率控制桥臂的输出端与滤波桥臂的输出端之间的第三功率控制模块和第四功率控制模块。4.根据权利要求3所述的新型单相光伏并网发电逆变电路，其特征在于，所述第三功率控制模块，包括配合连接的第三功率开关S3和第三反并联二极管D3 ;所述第四功率控制模块，包括配合连接的第四功率开关S4和第四反并联二极管D4。5.根据权利要求4所述的新型单相光伏并网发电逆变电路，其特征在于，所述第三功率开关S3的集电极和第三反并联二极管D3的阴极，分别与功率控制桥臂的输出端连接；第三功率开关S3的发射极和第三反并联二极管D3的阳极，分别与第四功率开关S4的发射极和第四反并联二极管D4的阳极连接；第四功率开关S4的集电极和第四反并联二极管D4的阴极，分别与滤波桥臂的输出端连接； 所述第三功率开关S3的基极和第四功率开关S4的基极，分别作为控制端，与控制信号连接。6.根据权利要求1-5中任一项所述的新型单相光伏并网发电逆变电路，其特征在于，所述滤波桥臂，包括依次连接在所述光伏阵列PV的第一连接端和光伏阵列PV的第二连接端之间的第一直流母线滤波电容Cl和第二直流母线滤波电容C2，所述第一直流母线滤波电容Cl和第二直流母线滤波电容C2的公共端为滤波桥臂的输出端。7.根据权利要求1-5中任一项所述的新型单相光伏并网发电逆变电路，其特征在于，所述功率控制桥臂，包括依次连接在所述光伏阵列PV的第一连接端和光伏阵列PV的第二连接端之间的第一功率控制模块和第二功率控制模块，所述第一功率控制模块和第二功率控制模块的公共端为功率控制桥臂的输出端。8.根据权利要求7所述的新型单相光伏并网发电逆变电路，其特征在于，所述第一功率控制模块，包括配合连接的第一功率开关SI和第一反并联二极管Dl ;所述第二功率控制模块，包括配合连接的第二功率开关S2和第二反并联二极管D2 ;所述第一功率开关SI和第二功率开关S2的公共端为功率控制桥臂的输出端。9.根据权利要求8所述的新型单相光伏并网发电逆变电路，其特征在于，所述第一功率开关SI的集电极和第一反并联二极管Dl的阴极，分别与光伏阵列PV的第一连接端连接；第一功率开关SI的发射极和第一反并联二极管Dl的阳极，分别与第二功率开关S2的集电极和第二反并联二极管D2的阴极连接；第二功率开关S2的发射极和第二反并联二极管D2的阳极，分别与光伏阵列PV的第二连接端连接； 所述第一功率开关SI的基极和第二功率开关S2的基极，分别作为控制端，与控制信号连接；所述第一功率开关SI的发射极和第二功率开关S2的集电极的公共端为功率控制桥臂的输出端。
【专利摘要】本发明公开了一种新型单相光伏并网发电逆变电路，包括光伏阵列PV，并联在所述光伏阵列PV的第一连接端和光伏阵列PV的第二连接端之间的滤波桥臂和功率控制桥臂，以及连接在所述功率控制桥臂的输出端与滤波桥臂的输出端之间的并网单元；所述滤波桥臂的输出端接地。本发明所述新型单相光伏并网发电逆变电路，可以克服现有技术中元器件损耗大、电能损耗大和电量转换效率低等缺陷，以实现元器件损耗小、电能损耗小和电量转换效率高的优点。
【IPC分类】H02M7/48, H02J3/38
【公开号】CN105024404
【申请号】CN201510472868
【发明人】戴伟, 李坤, 马富荣, 孙向东, 任碧莹, 刘越, 罗弯弯
【申请人】新疆希望电子有限公司
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年8月4日...