一种非隔离全桥光伏并网发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种非隔离全桥光伏并网发电系统，属于新能源发电与智能电网领域。
【背景技术】
[0002]太阳能的利用是缓解全球能源紧缺与环境污染问题的重要途径，光伏发电就是近年来研究的热点之一。采用目前成熟的电力电子变流技术可将太阳能转换成电能，进而实现电压变换与功率控制。
[0003]为保证使用安全，VDE 0126-1-1标准对光伏并网系统漏电流有严格限制。采用网侧工频隔离变压器可实现光伏和电网的电气隔离、抑制漏电流，但工频变压器体积大、质量重、成本高、系统效率低。若采用高频变压器实现光伏和电网的电气隔离，可降低系统体积、质量和成本，但功率变换被分成数级，且系统效率并没有明显改善，而并网逆变器的变换效率与光伏发电系统的发电效率密切相关，因此，效率高、体积小、质量轻和成本低的非隔离光伏并网逆变器有明显优势。但变压器的消除使得光伏和电网之间有了电气连接，漏电流可能会大幅增加，带来传导和辐射干扰，增加进网电流谐波以及损耗，甚至危及设备和人员安全。故低漏电流的非隔离光伏并网逆变器成为了研究热点之一。
【发明内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题是:针对现有技术的不足，提供了一种非隔离全桥光伏并网发电系统，采用六开关非隔离全桥逆变电路，在功率传输模态时，并网电流半个工频周期流过3个开关器件，而另半个工频周期流过2个开关器件，降低了通态损耗，有利于热应力均衡，且仍满足续流阶段光伏阵列直流侧与电网脱离的要求，较好地满足了非隔离光伏并网发电系统对共模漏电流的限制。
[0005]本实用新型的技术方案为:一种非隔离全桥光伏并网发电系统，包括光伏阵列、Boost升压电路、六开关非隔离全桥逆变电路、LC滤波电路、电网，光伏阵列、Boost升压电路、六开关非隔离全桥逆变电路、LC滤波电路、电网依次连接，光伏阵列输出的直流电能变换成为交流电能，并入交流电网中；BooSt升压电路包括光伏侧储能电容C。、Boost升压电感LpBoost升压电路开关器件S(j、Boost升压电路二极管D。、直流侧储能电容C1;六开关非隔离全桥逆变电路由六个开关器件S^S6以及它们各自的反并联二极管D ^D6构成，LC滤波电路由两个相同的滤波电感M5P L 2以及滤波电容C 2组成；光伏阵列与光伏侧储能电容C。并联连接，光伏阵列输出正极与Boost升压电感L。相连，Boost升压电感L。另一端与Boost升压电路开关器件S。的集电极、Boost升压电路二极管D。的阳极相连，Boost升压电路二极管D。的阴极与直流侧储能电容C1的一端、开关器件集电极、反并联二极管01的阴极、开关器件&的集电极、反并联二极管D 6的阴极相连，开关器件S i的发射极与反并联二极管D !的阳极、开关器件&的集电极、反并联二极管D 2的阴极、开关器件S 4的集电极、反并联二极管D4的阴极相连，开关器件S 6的发射极与反并联二极管D 6的阳极、开关器件S 4的发射极、反并联二极管D4的阳极、开关器件S 5的集电极、反并联二极管D5的阴极、滤波电感L2的一端相连，开关器件S2的发射极与反并联二极管D2的阳极、开关器件S 3的集电极、反并联二极管D3的阴极、滤波电感L i的一端相连，开关器件S 3的发射极与反并联二极管D 3的阳极、开关器件&的发射极、反并联二极管05的阳极、直流侧储能电容C1的另一端、Boost升压电路开关器件S。的发射极、光伏阵列输出负极相连，滤波电感L工的另一端与滤波电容C 2的一端相连，滤波电容C2的另一端与滤波电感L 2的另一端相连，电网与滤波电容C 2并联连接。
[0006]本实用新型的有益效果:1、六开关非隔离全桥逆变电路中，开关器件&及其反并联二极管D6构造出了一条新的功率传输通路，降低了通态损耗、提高了变换效率，有利于热应力均衡；2、满足续流阶段光伏阵列直流侧与电网脱离的要求，较好地满足了非隔离光伏并网发电系统对共模漏电流的限制。
【附图说明】
[0007]图1为本实用新型结构示意图。
[0008]图2为本实用新型等效电路图。
[0009]图3为本实用新型的驱动信号时序示意图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合说明书附图对本实用新型的技术方案做进一步阐述，但不限于此。
[0011]图1所示为一种非隔离全桥光伏并网发电系统结构示意图，包括光伏阵列、Boost升压电路、六开关非隔离全桥逆变电路、LC滤波电路、电网，光伏阵列、Boost升压电路、六开关非隔离全桥逆变电路、LC滤波电路、电网依次连接，光伏阵列输出的直流电能变换成为交流电能，并入交流电网中；B00st升压电路包括光伏侧储能电容C。、Boost升压电感L。、Boost升压电路开关器件S。、Boost升压电路二极管D。、直流侧储能电容C1;六开关非隔离全桥逆变电路由六个开关器件S^S6以及它们各自的反并联二极管D ^D6构成，LC滤波电路由两个相同的滤波电感LjP L2以及滤波电容C2组成；光伏阵列与光伏侧储能电容C。并联连接，光伏阵列输出正极与Boost升压电感L。相连，Boost升压电感L。另一端与Boost升压电路开关器件S。的集电极、Boost升压电路二极管D。的阳极相连，Boost升压电路二极管D。的阴极与直流侧储能电容C i的一端、开关器件S 4勺集电极、反并联二极管D i的阴极、开关器件&的集电极、反并联二极管D 6的阴极相连，开关器件S i的发射极与反并联二极管D !的阳极、开关器件&的集电极、反并联二极管D 2的阴极、开关器件S 4的集电极、反并联二极管D4的阴极相连，开关器件S 6的发射极与反并联二极管D 6的阳极、开关器件S 4的发射极、反并联二极管D4的阳极、开关器件S 5的集电极、反并联二极管D5的阴极、滤波电感L2的一端相连，开关器件S2的发射极与反并联二极管D2的阳极、开关器件S 3的集电极、反并联二极管D3的阴极、滤波电感L i的一端相连，开关器件S 3的发射极与反并联二极管D 3的阳极、开关器件&的发射极、反并联二极管05的阳极、直流侧储能电容C1的另一端、Boost升压电路开关器件S。的发射极、光伏阵列输出负极相连，滤波电感L工的另一端与滤波电容C 2的一端相连，滤波电容C2的另一端与滤波电感L 2的另一端相连，电网与滤波电容C 2并联连接。
[0012]Boost升压电路实现最大功率跟踪，在此不再赘述。为简化分析，做如下假设:1、器件均为理想工作状态；2、光伏阵列和Boost升压电路等效为一直流电源UPV;3、电网等效为一交流电压源Ug。
[0013]在上述假设基础上，可得图2所示本实用新型的等效电路图，开关器件S2的发射极所连节点标记为节点A，开关器件&的发射极所连节点标记为节点B，开关器件S 3的发射极所连节点标记为节点N。
[0014]本实用新型的驱动信号时序示意图如图3所示。W为并网电流PI调节器输出的调制波；Ugsl-Ugs6分别为开关器件S「36的驱动信号。u gsl、ugs3、ugs5和u gs6的驱动信号以开关频率高频动作。续流阶段，并网电流流过开关器件SjP S4，其余开关器件关断，实现了光伏阵列直流侧与电网脱离。
[0015]下面简述图2所示本实用新型等效电路图的4种工作模式。
[0016]工作模式1:开关器件S1JjPS5导通，其余开关器件关断。节点A、N电压差uAN=UPV，节点 B、N 电压差 uBN=0,故节点 A、B 电压差 Uab=Uan-Ubn=Upv,共模电压 uCM= (uan+ubn)/2=0.5Upv。
[0017]工作模式2:开关器件SjPS4导通，其余开关器件关断。此时光伏阵列直流侧与电网断开，Uan和U刚的电位取决于回路寄生参数和电网电压的幅值，U AN=UBN^i 0.5U pV，故Uab=O，共模电压 uCM= (uAN+uBN)/2 ^ 0.5UpV。
[0018]工作模式3:开关器件S3、SjP S6导通，其余开关器件关断。S 4虽然导通，但B点电位与光伏阵列直流侧电位基本相同，且S1关断，故u dsl=uds4=0，并网电流仅流过S#P S 6，S4并无电流流过。此时，Uan=O, Ubn=Upv, Uab=-Upv,共模电压 uCM= (uAN+uBN)/2=0.5UPVo
[0019]工作模式4:开关器件SjP S4导通，其余开关器件关断。此时光伏阵列直流侧与电网断开，Uan=Ub产 0.5UPV，故 uAB=0，Ucm= (uan+ubn) /2 ^ 0.5UPVo
【主权项】
1.一种非隔离全桥光伏并网发电系统，其特征在于，包括光伏阵列、Boost升压电路、六开关非隔离全桥逆变电路、LC滤波电路、电网，光伏阵列、Boost升压电路、六开关非隔离全桥逆变电路、LC滤波电路、电网依次连接，光伏阵列输出的直流电能变换成为交流电能，并入交流电网中；B00st升压电路包括光伏侧储能电容CpB00St升压电感“'Boost升压电路开关器件S。、Boost升压电路二极管D。、直流侧储能电容C1;六开关非隔离全桥逆变电路由六个开关器件S^S6W及它们各自的反并联二极管D ^D6构成，LC滤波电路由两个相同的滤波电感LjP L 2以及滤波电容C 2组成；光伏阵列与光伏侧储能电容C。并联连接，光伏阵列输出正极与Boost升压电感L。相连，Boost升压电感L。另一端与Boost升压电路开关器件S。的集电极、Boost升压电路二极管D。的阳极相连，Boost升压电路二极管D。的阴极与直流侧储能电容C1的一端、开关器件S 4勺集电极、反并联二极管D i的阴极、开关器件S 6的集电极、反并联二极管D6的阴极相连，开关器件S i的发射极与反并联二极管D i的阳极、开关器件&的集电极、反并联二极管D 2的阴极、开关器件S 4的集电极、反并联二极管D 4的阴极相连，开关器件S6的发射极与反并联二极管D 6的阳极、开关器件S 4的发射极、反并联二极管D4的阳极、开关器件35的集电极、反并联二极管05的阴极、滤波电感L2的一端相连，开关器件S2的发射极与反并联二极管D2的阳极、开关器件53的集电极、反并联二极管03的阴极、滤波电感L1的一端相连，开关器件S 3的发射极与反并联二极管D 3的阳极、开关器件S 5的发射极、反并联二极管D5的阳极、直流侧储能电容C i的另一端、Boost升压电路开关器件S。的发射极、光伏阵列输出负极相连，滤波电感L:的另一端与滤波电容C 2的一端相连，滤波电容C2的另一端与滤波电感L 2的另一端相连，电网与滤波电容C 2并联连接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种非隔离全桥光伏并网发电系统，采用六开关非隔离全桥逆变电路，在功率传输模态时，并网电流半个工频周期流过3个开关器件，而另半个工频周期流过2个开关器件，降低了通态损耗，有利于热应力均衡，且仍满足续流阶段光伏阵列直流侧与电网脱离的要求，较好地满足了非隔离光伏并网发电系统对共模漏电流的限制。
【IPC分类】H02J3/38, H02M7/5387
【公开号】CN204947610
【申请号】CN201520584896
【发明人】张庆海, 苏志然, 李俊林, 张程程, 朱世盘, 寇行顺, 王文俊, 刁维晓, 郜林林, 侯昆明, 秦福宁, 芦尊洁, 蔡春凤, 王德全, 赵爱民, 张蕊
【申请人】国网山东省电力公司聊城供电公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年8月6日