专利名称：抑制共模电流的单相光伏并网发电装置的制作方法
技术领域：
本发明属于太阳能光伏发电技术领域，具体涉及一种抑制共模电流的单相光伏并网发电装置。
背景技术：
随着石油、煤、天然气等化石能源的不断消耗，能源问题日渐突出。太阳能蕴藏量极其丰富，以及利用太阳能的发电技术日新月异，因此太阳能发电得到了国内外的广泛认可。单块太阳能电池板输出电压低，所以一般需要多块太阳能电池板进行串并联来组成光伏阵列。然而，光伏阵列占地面积较大，在潮湿的环境下光伏阵列对地寄生电容较大。将光伏阵列产生的直流电变成可以并网的单相交流电，需要经过并网逆变器才能实现。为了提 高并网逆变器效率，一般采用非隔离逆变电路，因此功率器件的开关过程在光伏阵列产生的直流电压上可能叠加高频变化的电压分量，光伏阵列对地寄生电容对高频变化的电压分量非常敏感，因而导致在对地寄生电容上产生共模电流，这种高频共模电流对设备本身和人身安全产生严重影响，因此欧盟国家对共模电流大小制定了严格的标准，要求单相非隔离光伏并网发电逆变装置必须具有抑制共模电流的措施。
发明内容
本发明的目的是提供一种抑制共模电流的单相光伏并网发电装置，不会在光伏阵列输出的直流电压中叠加高频干扰，能对高频共模电流进行有效抑制。本发明所采用的技术方案是，一种抑制共模电流的单相光伏并网发电装置，其特征在于，用于连接在光伏阵列输出直流电压电路和滤波并网电路之间，本装置包括三开关桥臂电路、两开关桥臂电路和飞跨开关；光伏阵列输出直流电压电路具有直流母线正极端“ + ”和直流母线负极端滤波并网电路具有滤波并网电路第一连接端E和滤波并网电路第二连接端F ；三开关桥臂电路由第一功率开关SI、第五功率开关S5和第二功率开关S2开关依次正向串联后连接在光伏阵列输出直流电压电路的直流母线正极端“ + ”和直流母线负极端
之间，在第一功率开关SI发射极和第五功率开关S5集电极之间引出三开关桥臂第一连接端A，在第五功率开关S5发射极和第二功率开关S2集电极之间引出三开关桥臂第二连接端C ；两开关桥臂电路由第三功率开关S3和第四功率开关S4正向串联后连接在光伏阵列输出直流电压电路的直流母线正极端“ + ”和直流母线负极端之间，在第三功率开关S3发射极和第四功率开关S4集电极之间引出两开关桥臂连接端B ；飞跨开关为第六功率开关S6，第六功率开关S6的集电极为飞跨开关第一连接端D，其发射极为飞跨开关第二连接端G ；三开关桥臂第一连接端A与滤波并网电路第一连接端E相连接，三开关桥臂第二连接端C与飞跨开关第二连接端G相连接，两开关桥臂连接端B、滤波并网电路第二连接端F和飞跨开关第一连接端D相连接。
本发明抑制共模电流的单相光伏并网发电装置的有益效果是实现了将光伏阵列输出的直流电压转换成交流电流进行并网的逆变方法，具有硬件成本适中、高效率、无变压器隔离、控制简单的优点，同时不会在光伏阵列输出的直流电压中叠加高频干扰，从而有效抑制共模电流的大小。
图I是本发明抑制共模电流的单相光伏并网发电装置的模块框图2是本发明抑制共模电流的单相光伏并网发电装置的电路连接其中，PV表示光伏阵列，Dl表示防反充功率二极管，Cl表示直流母线滤波电容， “ + ”表示直流母线正极端，表示直流母线负极端，S1-S6依次表示第一功率开关至第六功率开关，LI表示第一交流滤波电感，L2表示第二交流滤波电感，A和C分别表示三开关桥臂第一连接端和三开关桥臂第二连接端，B表示两开关桥臂连接端，D和G分别表示飞跨开关第一连接端和飞跨开关第二连接端，E和F分别表示滤波并网电路第一连接端和滤波并网电路第二连接端；
I.光伏阵列输出直流电压电路，2.三开关桥臂电路，3.两开关桥臂电路，4.飞跨开关，5.滤波并网电路。
具体实施方式
如图I和图2所示，本发明抑制共模电流的单相光伏并网发电装置，用于连接在光伏阵列输出直流电压电路I和滤波并网电路5之间，本装置包括三开关桥臂电路2、两开关桥臂电路3和飞跨开关4。
光伏阵列输出直流电压电路I由光伏阵列PV、防反充功率二极管Dl和直流母线滤波电容Cl依次连接组成，光伏阵列输出直流电压电路I具有直流母线正极端“ + ”和直流母线负极端“-”。
滤波并网电路5由单相电网和连接在其两端的第一交流滤波电感LI和第二交流滤波电感L2组成，滤波并网电路5具有滤波并网电路第一连接端E和滤波并网电路第二连接端F。
三开关桥臂电路2由第一功率开关SI、第五功率开关S5和第二功率开关S2开关依次正向串联后连接在光伏阵列输出直流电压电路I的直流母线正极端“ + ”和直流母线负极端之间，在第一功率开关SI发射极和第五功率开关S5集电极之间引出三开关桥臂第一连接端A，在第五功率开关S5发射极和第二功率开关S2集电极之间弓I出三开关桥臂第二连接端C。
两开关桥臂电路3由第三功率开关S3和第四功率开关S4正向串联后连接在光伏阵列输出直流电压电路I的直流母线正极端“ + ”和直流母线负极端之间，在第三功率开关S3发射极和第四功率开关S4集电极之间引出两开关桥臂连接端B。
飞跨开关4为第六功率开关S6，第六功率开关S6的集电极为飞跨开关第一连接端 D且发射极为飞跨开关第二连接端G。
三开关桥臂第一连接端A与滤波并网电路第一连接端E相连接，三开关桥臂第二连接端C与飞跨开关第二连接端G相连接，两开关桥臂连接端B、滤波并网电路第二连接端F和飞跨开关第一连接端D相连接。第一功率开关SI至第六功率开关S6为绝缘栅双极型晶体管IGBT或功率M0SFET。本发明的工作原理是I)连接在直流母线正极端“ + ”的第一功率开关SI和第三功率开关S3，以及连接在直流母线负极端的第二功率开关S2和第四功率开关S4，均以高频开关频率例如20kHz的单极性PWM信号进行触发。其中，第一功率开关SI和第四功率开关S4是电网电压正半周时同时开通和关断，第二功率开关S2和第三功率开关S3是电网电压负半周时同时开通和关断。而第五功率开关S5和第六功率开关S6则以单相电网频率例如50Hz的低频信号进行触发，其中，第六功率开关S6是电网电压正半周时一直导通，第五功率开关S5是电网电压负半周时一直导通。 2)电网电压正半周时，第六功率开关S6—直导通，第二功率开关S2、第三功率开关S3和第五功率开关S5 —直关断，第一功率开关SI和第四功率开关S4同时以P丽方式进行开通与关断。当第一功率开关SI和第四功率开关S4同时开通时，光伏阵列PV产生的电流通过防反充功率二极管Dl、第一功率开关SI、第一交流滤波电感LI、单相电网、第二交流滤波电感L2和第四功率开关S4进行流动。当第一功率开关SI和第四功率开关S4同时关断时，线路上的电流经过第一交流滤波电感LI、单相电网、第二交流滤波电感L2、第六功率开关S6、第五功率开关S5的反并联二极管进行续流，此时光伏阵列与单相电网之间没有电气连接关系，从而避免了高频电压分量出现在直流母线上，所以高频共模电流得到了有效抑制。3)电网电压负半周时，第五功率开关S5—直导通，第一功率开关SI、第四功率开关S4和第六功率开关S6 —直关断，第二功率开关S2和第三功率开关S3同时以PWM方式进行开通与关断。当第二功率开关S2和第三功率开关S3同时开通时，光伏阵列产生的电流通过防反充功率二极管D1、第三功率开关S3、第二交流滤波电感L2、单相电网、第一交流滤波电感LI、功第五率开关S5和第二功率开关S2进行流动。当第二功率开关S2和第三功率开关S3同时关断时，线路上的电流经过第二交流滤波电感L2、单相电网、第一交流滤波电感LI、第五功率开关S5、第六功率开关S6的反并联二极管进行续流，此时切断了光伏阵列PV与单相电网之间的电气连接，从而也避免了高频电压分量出现在直流母线上，所以此时高频共模电流也得到了有效抑制。
权利要求
1.一种抑制共模电流的单相光伏并网发电装置，其特征在于，用于连接在光伏阵列输出直流电压电路(I)和滤波并网电路(5)之间，本装置包括三开关桥臂电路(2)、两开关桥臂电路(3)和飞跨开关(4); 所述光伏阵列输出直流电压电路(I)具有直流母线正极端“ + ”和直流母线负极端所述滤波并网电路(5)具有滤波并网电路第一连接端E和滤波并网电路第二连接端F ；所述三开关桥臂电路(2)由第一功率开关SI、第五功率开关S5和第二功率开关S2开关依次正向串联后连接在光伏阵列输出直流电压电路(I)的直流母线正极端“ + ”和直流母线负极端之间，在第一功率开关SI发射极和第五功率开关S5集电极之间引出三开关桥臂第一连接端A，在第五功率开关S5发射极和第二功率开关S2集电极之间引出三开关桥臂第二连接端C ； 所述两开关桥臂电路(3)由第三功率开关S3和第四功率开关S4正向串联后连接在光伏阵列输出直流电压电路(I)的直流母线正极端“ + ”和直流母线负极端之间，在第三功率开关S3发射极和第四功率开关S4集电极之间引出两开关桥臂连接端B ； 所述飞跨开关(4)为第六功率开关S6，所述第六功率开关S6的集电极为飞跨开关第一连接端D且发射极为飞跨开关第二连接端G ； 所述三开关桥臂第一连接端A与滤波并网电路第一连接端E相连接，所述三开关桥臂第二连接端C与飞跨开关第二连接端G相连接，所述两开关桥臂连接端B、滤波并网电路第二连接端F和飞跨开关第一连接端D相连接。
全文摘要
本发明公开了一种抑制共模电流的单相光伏并网发电装置，用于连接在光伏阵列输出直流电压电路和滤波并网电路之间，本装置包括三开关桥臂电路、两开关桥臂电路和飞跨开关。本发明不会在光伏阵列输出的直流电压中叠加高频干扰，能对高频共模电流进行有效抑制。
文档编号H02J3/38GK102916445SQ20121041160
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月24日 优先权日2012年10月24日
发明者张琦, 孙向东, 任碧莹, 安少亮, 杨惠 申请人:西安理工大学