一种单相光伏发电变流拓扑的制作方法
【专利摘要】本发明的名称为一种单相光伏发电变流拓扑。属于电力电子变流技术领域。它主要是解决户用型小功率光伏发电系统输出电压一般不满足并网要求和本地负载对电压要求的问题。它的主要特征是：由单相逆变器和AC?AC变换器组成，单相逆变器的输出端与AC?AC变换器的输入端连接。本发明中单相逆变器将光伏组件产生的直流电能转换成交流电能，AC?AC变换器将所得到的交流电能升压之后再接入电网或供本地负载使用。本发明独特之处在于先逆变，再进行交流升压，适合于光伏组件产生的直流电压较低（较少光伏组件串联）的应用场合。
【专利说明】
一种单相光伏发电变流拓扑
技术领域
[0001]本发明属于电力电子变流技术领域，具体涉及一种单相光伏发电变流拓扑。
【背景技术】
[0002]功率变流拓扑是将一种电功率转换为另外一种电功率的电能处理电路。在光伏发电系统中，一般要求将光伏组件所产生的直流电能变换成交流电能，这一功能需由某种功率变流拓扑来实现，功率变流拓扑一般是DC-AC变换器、DC-DC变换器或由DC-DC变换器和DC-AC变换器组成的功率电路。
[0003]针对户用型小功率光伏发电系统，光伏组件少，产生的直流电压较低，若直接将电压较低的直流电能转换成交流电能，则交流电压一般不满足并网要求和本地负载对电压的要求。为了将光伏组件输出的直流电能经过逆变后接入电网或供本地交流负载使用，常采用的方法是交流侧接工频变压器或者提高直流电压。若交流侧接工频变压器，则导致光伏变流系统的功率密度低;若提高直流侧电压，一般在直流侧加一级直流升压变换器或者采用足够多光伏组件串联的方法。本发明则摒弃了上述两种方案，在交流侧加一级AC-AC变换器实现升压，以满足并网电压要求或本地交流负载对电压的要求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是针对户用型光伏发电系统提供一种光伏变流拓扑，特别适合用于直流电压输入较低的光伏发电系统。
[0005]本发明的技术解决方案是:一种单相光伏发电变流拓扑，其特征在于:该变流拓扑由单相逆变器和AC-AC变换器组成，单相逆变器的输出端与AC-AC变换器的输入端连接。
[0006]本发明的技术解决方案中所述的单相逆变器包括并联的第一电容支路、第一桥臂和第二桥臂，第一桥臂和第二桥臂均由正向串联的两个开关管组成;还包括由LC串联电路构成的输出支路，输出支路的两端分别连接在第一桥臂和第二桥臂的中间连接点上;输出支路的第二电容两端为逆变器输出端。
[0007]本发明的技术解决方案中所述的AC-AC变换器包括由两个反向连接的开关管构成的第一支路，由两个反向连接的开关管及第三电容串联构成的第二支路，第一支路与第二支路并联;第二支路的第三电容端与第二电容连接，与第二支路的另一端经第二电感与输出支路的中间连接点连接;第三电容两端为AC-AC变换器输出端。
[0008]本发明的技术解决方案中所述的单相逆变器的输入端接第一空气开关;AC-AC变换器的输出端接第二空气开关。
[0009]本发明采用由单相逆变器和AC-AC变换器组成的单相光伏发电变流拓扑，其中，单相逆变器包括并联的第一电容支路、第一桥臂和第二桥臂，第一桥臂和第二桥臂均由正向串联的两个开关管组成，AC-AC变换器包括由两个反向连接的开关管构成的第一支路，由两个反向连接的开关管及第三电容串联构成的第二支路，第一支路与第二支路并联，逆变器的输出端与AC-AC变换器的输入端连接。在小功率光伏发电系统中，即使光伏组件产生的直流电压较低，经逆变器和AC-AC变换器处理后，输出的交流电压能够满足并网要求和本地负载对电压的要求。本发明中单相逆变器将光伏组件产生的直流电能转换成交流电能，AC-AC变换器将所得到的交流电能升压之后再接入电网或供本地负载使用。本发明独特之处在于先逆变，再进行交流升压，适合于光伏组件产生的直流电压较低(较少光伏组件串联)的应用场合。
【附图说明】
[0010]图1为本发明单相光伏发电变流拓扑。
【具体实施方式】
[0011]现结合附图详细阐述本发明的【具体实施方式】。
[0012]本发明提出的单相光伏发电变流拓扑如图1所示。单相光伏发电变流拓扑由单相逆变器和AC-AC变换器组成，单相逆变器的输出端与AC-AC变换器的输入端连接。
[0013]单相逆变器包括并联的第一电容支路、第一桥臂和第二桥臂。第一电容支路由第一电容Cin组成，第一电容Cin的正极接于丹点，第一电容Cin的负极接于内点。第一桥臂由正向串联的第一开关管S1、第二开关管S2组成，第二桥臂由正向串联的第三开关管S3、第四开关管S4组成，第一开关管S1的发射极串接第二开关管S2的集电极，第三开关管S3的发射极串接第四开关管S4的集电极。还包括由LC串联电路构成的输出支路，输出支路由第一电感U、第二电容Co串联组成，输出支路的两端分别连接在第一桥臂的中间连接点P3和第二桥臂的中间连接点P4上。输出支路的第二电容Co两端连接点?5与?4为逆变器输出端。单相逆变器的输入端接第一空气开关仏，第一空气开关仏的接线柱①、②分别接光伏组件PV的正极和负极，第一空气开关Ki的接线柱③、④分别接第一电容Cin的正极和负极。
[0014]AC-AC变换器包括由两个反向连接的第五开关管S5、第六开关管S6构成的第一支路，由两个反向连接的第七开关管S7、第八开关管S8及第三电容C1串联构成的第二支路，第一支路与第二支路并联。第二电感L2的一端P6接第五开关管S5和的第七开关管S7集电极，另一端接第二电容Co的端连接点P5。第二支路的第三电容&外端与第二电容Co连接，与第二支路的另一端经第二电感与输出支路的中间连接点连接;第三电容&两端连接点P8与P7 SAC-AC变换器输出端。第五开关管S5的发射极串接第六开关管S6的发射极，第七开关管S7的发射极串接第八开关管S8的发射极。AC-AC变换器的输出端接第二空气开关K2，第二空气开关K2的接线柱①、②分别接Ps点和P7点，第二空气开关仏的接线柱③、④接电网。
[0015]本发明的第一开关管S1、第二开关管&、第三开关管&、第四开关管S4、第五开关管
&、第六开关管S6、第七开关管S7和第八开关管S8均采用绝缘栅晶体管(IGBT)单相逆变器包括并联的第一电容支路、第一桥臂和第二桥臂。第一电容支路由第一电容Cin组成，第一电容Cin的正极接于P1A，第一电容Cin的负极接于P2A。第一桥臂由正向串联的第一开关管S1、第二开关管S2组成，第二桥臂由正向串联的第三开关管&、第四开关管S4组成，第一开关管31的发射极串接第二开关管52的集电极，第三开关管S3的发射极串接第四开关管S4的集电极。还包括由LC串联电路构成的输出支路，输出支路由第一电感1^、第二电容Co串联组成，输出支路的两端分别连接在第一桥臂的中间连接点P3和第二桥臂的中间连接点P4上。输出支路的第二电容Co两端连接点？5与?4为逆变器输出端。单相逆变器的输入端接第一空气开关Ki，第一空气开关Ki的接线柱①、②分别接光伏组件PV的正极和负极，第一空气开关Ki的接线柱③、④分别接第一电容Cin的正极和负极。
[0016]AC-AC变换器包括由两个反向连接的第五开关管S5、第六开关管S6构成的第一支路，由两个反向连接的第七开关管S7、第八开关管S8及第三电容C1串联构成的第二支路，第一支路与第二支路并联。第二电感L2的一端P6接第五开关管S5和的第七开关管S7集电极，另一端接第二电容Co的端连接点P5。第二支路的第三电容&外端与第二电容Co连接，与第二支路的另一端经第二电感与输出支路的中间连接点连接;第三电容&两端连接点P8与P7 SAC-AC变换器输出端。第五开关管S5的发射极串接第六开关管S6的发射极，第七开关管S7的发射极串接第八开关管S8的发射极。AC-AC变换器的输出端接第二空气开关K2，第二空气开关K2的接线柱①、②分别接Ps点和P7点，第二空气开关仏的接线柱③、④接电网。
[0017]本发明的第一开关管S1、第二开关管&、第三开关管&、第四开关管S4、第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7和第八开关管Ss均米用绝缘栅晶体管(IGBT)。
【主权项】
1.一种单相光伏发电变流拓扑，其特征在于:该变流拓扑由单相逆变器和AC-AC变换器组成，单相逆变器的输出端与AC-AC变换器的输入端连接。2.根据权利要求1所述的一种单相光伏发电变流拓扑，其特征在于:所述的单相逆变器包括并联的第一电容支路、第一桥臂和第二桥臂，第一桥臂和第二桥臂均由正向串联的两个开关管组成;还包括由LC串联电路构成的输出支路，输出支路的两端分别连接在第一桥臂和第二桥臂的中间连接点上;输出支路的第二电容两端为逆变器输出端。3.根据权利要求1或2所述的一种单相光伏发电变流拓扑，其特征在于:所述的AC-AC变换器包括由两个反向连接的开关管构成的第一支路，由两个反向连接的开关管及第三电容串联构成的第二支路，第一支路与第二支路并联;第二支路的第三电容端与第二电容连接，与第二支路的另一端经第二电感与输出支路的中间连接点连接;第三电容两端为AC-AC变换器输出端。4.根据权利要求3所述的一种单相光伏发电变流拓扑，其特征在于:所述的单相逆变器的输入端接第一空气开关(Ki) ;AC-AC变换器的输出端接第二空气开关(K2)。5.根据权利要求3述的一种单相光伏发电变流拓扑，其特征在于:所述的开关管为绝缘栅晶体管。
【文档编号】H02M7/48GK106026727SQ201610415577
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】陈红兵, 闵晶妍
【申请人】湖北文理学院