专利名称：一种光伏逆变器主拓扑电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种以三相桥式电路为基础的单级光伏逆变器的电路拓扑结构。
背景技术：
能源是人类社会赖以发展的基础。但是随着世界经济的快速发展、世界人ロ的急剧增加和人民生活水平的不断提高，对能源的需求量持续增加，传统的煤、石油、天然气等化石能源正日趋枯竭，能源危机已摆在人类面前。本世纪初进行的关于世界能源储量数据的调查结果显示煤炭可开采量为227年，石油可开采量为39. 9年，天然气可开采量为61年，铀可开采量为71年，如果再考虑到世界能源消费量的增长，化石能源将会在未来的某一天达到极限。由于传统化石能源枯竭，新的能源供应体系尚未建立而在与能源有关的各方面造成一系列问题统称为能源危机。由于能源危机，世界エ业将大幅萎縮，将直接阻碍人类社会的发展。因此，人类要充分利用自己的智慧，努力寻找和探索新的能源方式来替代传统的能源方式。可以预计，在下个世纪，太阳能将成为能源的重要来源，因此开发利用太阳能受到越来越普遍的重视，成为目前各国都在研究的重大课题。随着光伏发电的兴起和发展，光伏逆变器作为光伏系统中重要的部件，其研究也越来越受到人们的重视。研究热点主要集中于新拓扑结构的研究、控制方法的研究及新的逆变技术的研究。在拓扑结构的研究中，很多逆变器拓扑结构被提出，而各种不同的拓扑结构分别应用于不同的逆变器技术中。近年来，AC模块逆变器得到迅速发展，因其具有灵活性高、适应大批量生产等特点，出现了大量的逆变器拓扑结构应用于AC模块中。目前，光伏逆变器拓扑的研究都向着更紧凑的设计、更宽的输入输出电压范围、更高效率的方向发展。传统的电压源型逆变器大都是基于buck型电路拓扑，只能产生幅值比输入直流电压低的输出交流电压。并且往往带有体积巨大的重型エ频变压器，因此具有体积大、噪声大等缺点，并且逆变效率不高。本实用新型利用单级三相桥式电路结构，提出了ー种新型的光伏逆变器的拓扑结构。主电路结构简单，控制技术成熟有功、无功解耦控制，结构紧凑对称易于结构优化，适用于AC模块，单级设计，大大降低了开关损耗，提高了系统效率。
发明内容本实用新型公开ー种以三相桥式电路为基础的单级光伏逆变器的电路拓扑结构。一种光伏逆变器主拓扑电路，由六个IGBT功率开关，ー个母线电容C，三个滤波电感和三个滤波电容组成，滤波电容C1的一端与滤波电容C2的一端连接，滤波电容C2的一端与滤波电容ら的一端连接，滤波电容ら的另外一端与滤波电感“的一端连接，滤波电容C2的另外一端与滤波电感L2的一端连接，滤波电容C3的另外一端与滤波电感L3的一端连接，所述的三个滤波电感和三个滤波电容组成三相LC滤波器；六个IGBT功率开关组成三相桥式结构，上桥臂由IGBT功率开关Sal、IGBT功率开关Sbl和IGBT功率开关Sca组成；下桥臂由IGBT功率开关Sa(l、IGBT功率开关Sm和IGBT功率开关Setl组成；滤波电感L1的另外ー端a分别与IGBT功率开关Sal的发射极、IGBT功率开关Satl的集电极连接，滤波电感L2的另外一端b分别与IGBT功率开关Sbl的发射极、IGBT功率开关Sbtl的集电极连接，滤波电感L3的另外一端c分别与IGBT功率开关Sca的发射极、IGBT功率开关Scfl的集电极连接，IGBT功率开关Sal的集电极、IGBT功率开关Sbl的集电极和IGBT功率开关Sca的集电极与母线电容C的正极连接，IGBT功率开关Satl的集电极、IGBT功率开关Sbtl的集电极和IGBT功率开关Sc^的发射极与母线电容C的负极连接，母线电容C与光伏阵列连接。此电路拓扑结构是基于三相桥式逆变电路提出了ー种新型的单级串逆变器，其结构简单紧凑，开关频率低，通过占空比的调节能产生幅值比输入直流电压可高可低的输出交流电压，可用于AC模块。本拓扑电路使光伏逆变器具备更紧凑的设计、更低的设计成本、更高的效率。
图I为光伏逆变器主拓扑电路。其中I、滤波电感L1，2、滤波电感L2，3、滤波电感 L3，4、滤波电容ら，5、滤波电容(2，6、滤波电容ら，7、IGBT功率开关Sal，8、IGBT功率开关Sbl，9、IGBT功率开关Sa，10、IGBT功率开关Satl, 11、IGBT功率开关Sbtl，12、IGBT功率开关Sco，13、三相LC滤波器，14、母线电容C。图2为本实用新型原理图。
具体实施方式
一种光伏逆变器主拓扑电路，由六个IGBT功率开关，ー个母线电容C，三个滤波电感和三个滤波电容组成，滤波电容C1的一端与滤波电容C2的一端连接，滤波电容C2的一端与滤波电容ら的一端连接，滤波电容ら的另外一端与滤波电感“的一端连接，滤波电容C2的另外一端与滤波电感L2的一端连接，滤波电容C3的另外一端与滤波电感L3的一端连接，所述的三个滤波电感和三个滤波电容组成三相LC滤波器；六个IGBT功率开关组成三相桥式结构，上桥臂由IGBT功率开关Sai ,IGBT功率开关Sbl和IGBT功率开关Sca组成；下桥臂由IGBT功率开关Sa(l、IGBT功率开关Sm和IGBT功率开关Setl组成；滤波电感L1的另外ー端a分别与IGBT功率开关Sal的发射极、IGBT功率开关Satl的集电极连接，滤波电感L2的另外一端b分别与IGBT功率开关Sbl的发射极、IGBT功率开关Sbtl的集电极连接，滤波电感L3的另外一端c分别与IGBT功率开关Sca的发射极、IGBT功率开关Scfl的集电极连接，IGBT功率开关Sal的集电极、IGBT功率开关Sbl的集电极和IGBT功率开关Sca的集电极与母线电容C的正极连接，IGBT功率开关Satl的集电极、IGBT功率开关Sbtl的集电极和IGBT功率开关Sc^的发射极与母线电容C的负极连接，母线电容C与光伏阵列连接。由图I可知，逆变器是由三个桥臂组成的，每相ー个桥臂，从结构形式来看，这种三相半桥式逆变器是由三个半桥式逆变器组成的。姆ー相的输出电压仅取决于光伏矩阵输出电压与开关的状态，输出电压与输出负载电流的方向无关，因为每ー桥臂中的两个开关在任何时刻总有一个是关断的。假定开关管的工作是理想的，并忽略掉实际工作中的死区，则逆变器的输出电压与负载电流的方向无关。通过不同开关的组合a、b、c三点可输出±l/3Ud。、±2/3Ud。等多种电位通过SVPWM.SPWM等脉宽调制算法便可，输出等效正弦的脉冲波形，经LC滤波器后便可生成正弦波输出，通过特定的光伏逆变算法即可实光伏电池的并网发电 。
权利要求1.一种光伏逆变器主拓扑电路，包括六个IGBT功率开关，一个母线电容C，三个滤波电感和三个滤波电容，其特征在于滤波电容C1的一端与滤波电容(2的一端连接，滤波电容C2的一端与滤波电容C3的一端连接，滤波电容C1的另外一端与滤波电感L1的一端连接，滤波电容C2的另外一端与滤波电感L2的一端连接，滤波电容C3的另外一端与滤波电感L3的一端连接，所述的三个滤波电感和三个滤波电容组成三相LC滤波器；六个IGBT功率开关组成三相桥式结构，上桥臂由IGBT功率开关Sal、IGBT功率开关Sbl和IGBT功率开关Sel组成；下桥臂由IGBT功率开关Sa(l、IGBT功率开关Sm和IGBT功率开关Setl组成；滤波电感L1的另外一端a分别与IGBT功率开关Sal的发射极、IGBT功率开关Satl的集电极连接，滤波电感L2的另外一端b分别与IGBT功率开关Sbl的发射极、IGBT功率开关Sm的集电极连接，滤波电感L3的另外一端c分别与IGBT功率开关Sca的发射极、IGBT功率开关Scfl的集电极连接，IGBT功率开关Sal的集电极、IGBT功率开关Sbl的集电极和IGBT功率开关Scl的集电极与母线电容C的正极连接，IGBT功率开关Satl的集电极、IGBT功率开关Sbtl的集电极和IGBT功率开关Scitl的发射极与母线电容C的负极连接，母线电容C与光伏阵列连接。
专利摘要一种光伏逆变器主拓扑电路，由六个IGBT功率开关，一个母线电容C，三个滤波电感和三个滤波电容组成，所述的三个滤波电感和三个滤波电容组成三相LC滤波器；六个IGBT功率开关组成三相桥式结构，滤波电感L1的另外一端a分别与IGBT功率开关Sa1的发射极、IGBT功率开关Sa0的集电极连接，滤波电感L2的另外一端b分别与IGBT功率开关Sb1的发射极、IGBT功率开关Sb0的集电极连接，滤波电感L3的另外一端c分别与IGBT功率开关Sc1的发射极、IGBT功率开关Sc0的集电极连接，母线电容C与光伏阵列连接。本拓扑电路使光伏逆变器具备更紧凑的设计、更低的设计成本、更高的效率。
文档编号H02M7/5387GK202406054SQ20112049231
公开日2012年8月29日 申请日期2011年12月1日 优先权日2011年12月1日
发明者佟勇, 周家琪, 周维来, 王刚, 裴景斌, 郑文英 申请人:哈尔滨九洲电气股份有限公司