专利名称：用于光伏并网系统的光伏逆变器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于光伏并网系统的光伏逆变器，尤其是涉及一种采用碳化硅结型场效应功率晶体管作为逆变电路元件的低损耗光伏逆变器。
背景技术：
随着全世界对能源、环保问题的重视，人们对绿色能源的期望越来越高，这就促进了可再生能源，尤其是太阳能及风能的开发利用。我国有着丰富的太阳能资源，年平均太阳能电力可达1700TWh，且以太阳能发电为基础的光伏发电系统安静、安全、无污染、安装简便、可靠性高，因此实现光伏发电系统与公用电网的并网运行具有重要的意义。目前光伏系统中的逆变器大多采用工作在SPWM状态的全桥式逆变方案，因此需要SPWM脉冲发生器、同步锁相等诸多环节，所以控制比较复杂，可靠性不高，硬件成本高，而且全桥逆变电路中采用硅IGBT作为元件，其开关损耗较高。
实用新型内容本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种采用碳化硅结型场效应功率晶体管作为逆变电路元件的低损耗光伏逆变器。本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现一种用于光伏并网系统的光伏逆变器，包括升压电路、逆变电路和控制电路，所述的升压电路的输入端连接光伏发电设备，升压电路的输出端并联一电容后连接逆变电路的输入端，所述的逆变电路的输出端连接电网，所述的控制电路连接逆变电路和电网，所述的逆变电路为全桥逆变电路，包括四个碳化硅结型场效应功率晶体管和并联在每个碳化硅结型场效应功率晶体管两端的二极管，所述的控制电路根据电网的电压得到给定电流信号，并将该给定电流信号与从逆变电路输出端采集到的跟踪电流信号一起作为输入信号，经处理后向逆变电路输出PWM信号，控制碳化硅结型场效应功率晶体管的通断。所述的控制电路包括依次连接的滞环比较电路、分相控制电路和驱动电路，所述的给定电流信号和跟踪电流信号从滞环比较电路输入，经滞环比较输出一电平，该电平经分相控制后，在经由驱动电路产生用于控制逆变电路的PWM信号。所述的逆变器的输出端串联一电感后连接电网。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点I、采用碳化硅结型场效应功率晶体管作为逆变电路元件，耐压高、通态电阻低、漏电流小、开关速度高、电流密度高、耐高温。2、采用新的控制策略，即以电网的电压得到给定电流信号，并将该给定电流信号与从逆变电路输出端采集到的跟踪电流信号一起作为输入信号，经处理后向逆变电路输出PWM信号，控制算法简单可靠。
[0012]图I为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型与传统的采用硅IGBT的逆变器的效率对比图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。实施例如图I所示，一种用于光伏并网系统的光伏逆变器，包括升压电路2、逆变电路I和控制电路3，升压电路2的输入端连接光伏发电设备，升压电路2的输出端并联一电容C后连接逆变电路I的输入端，逆变电路I的输出端串联一电感L后连接电网，控制电路3连接逆变电路I和电网。逆变电路I为全桥逆变电路，包括四个碳化硅结型场效应功率晶体管VS:、VS2,VS3、VS4,以及并联在每个碳化硅结型场效应功率晶体管两端的二极管，控制电路2包括依次连接的滞环比较电路31、分相控制电路32和驱动电路33。本实用新型的基本原理为控制电路3根据电网的电压得到给定电流信号is%并将该给定电流信号i/与从逆变电路I输出端采集到的跟踪电流信号is —起作为输入信号，经处理后向逆变电路I输出PWM信号，控制碳化硅结型场效应功率晶体管的通断。控制电路3中给定电流信号i/和跟踪电流信号is先从滞环比较电路输入，经滞环比较输出一电平，该电平经分相控制后，在经由驱动电路产生用于控制逆变电路的PWM信号。逆变电路I输出端的电感L用于限制直流环电压Ud与电网侧电压eJ舜时值的压差导致的冲击电流，使流入电网的电流是与电网电压同相位的正弦波电流。当并网运行后之后，假定一开始逆变电路I的开关管均处于断开状态，电感L上的电流is为零，此时i/为正(规定如图I所示的流入电网电流方向为正)，可知，i/与is之差i/_is > 0，则滞环比较器的输出电平经分相控制后，产生控制逆变电路的两对碳化硅结型场效应功率晶体管的PWM信号，使碳化硅结型场效应功率晶体管VS:、VS4开通，碳化硅结型场效应功率晶体管VS2、VS3关断，由于逆变器的Ud大于电网电压峰值Um，所以电感上承受正向压Au = Ud-UmSin cot,使得流过电感的is近似直线上升,跟踪i/，其斜率k =(Ud-es)/L(由于碳化硅结型场效应功率晶体管的开关频率远大于电网频率，因此可认为在一个开关周期内，i/及&的大小为一常数)。当达到预定的滞环带上限即1与1/之差is-is* > H/2(H为滞环带宽)时，滞环比较电路31输出电平翻转，该电平经分相控制电路32、驱动电路33后产生PWM信号，改变逆变电路I工作状态，使得碳化硅结型场效应功率晶体管VSp VS4关断，碳化硅结型场效应功率晶体管VS2、VS3开通，于是电感上承受反向压降Au = -(Ud+UmSincot),使得流过电感的is近似直线下降,其斜率k = -(Ud+es)/L,当达到预定的滞环带下限时，滞环比较电路31输出电平又翻转，返回到前一种状态。如此周而复始，迫使流入电网的电流is在i/_H/2和i/+H/2之间的范围内呈锯齿波状地跟踪i/变化，与电网电压同相位，实现了向电网输出功率。当i/为负半周时，同样可向电网输出功率，其工作原理相似，实现并网运行。用于光伏并网系统的光伏逆变器的一个重要指标就是效率，逆变器的损耗主要分为导通损耗、关断损耗与开关损耗，碳化硅器件的漏电流小，器件关断损耗可以忽略。与硅器件相比，碳化硅器件几乎没有反向恢复的电荷存储效应，因此，几乎没有反向恢复电流，也没有由反向恢复电流引起的在开关管中的导通损耗，而硅开关器件则有这部分损耗。采用本实用新型对进行测试，三相交流输出线电压380V，工频50Hz，输出功率从0到I千瓦。选取4组双路输出的隔离电源作为逆变电路的驱动电源，控制电路采用TI28346处理器，该器件计算能力强大，电力电子外设丰富，能很好地满足实施控制与应用的需要。本实用新型与传统的采用硅IGBT的逆变器的效率对比结果如图2所示，从图中可以看出，随着开关频率的提高，采用碳化硅结型场效应功率晶体管的用于光伏并网系统的光伏逆变器效率的提升越来越明显，30kHz时，其效率比传统用于光伏并网系统的光伏逆变器要提高3 %以上，体现了碳化硅器件在高频化与高效率方面的优势，其高频化使得伏逆变器的体积小、重量轻、易于安装，高效率使得光伏发电装置整个效率升高，节约了资源。
权利要求1.一种用于光伏并网系统的光伏逆变器，包括升压电路、逆变电路和控制电路，所述的升压电路的输入端连接光伏发电设备，升压电路的输出端并联一电容后连接逆变电路的输入端，所述的逆变电路的输出端连接电网，所述的控制电路连接逆变电路和电网，其特征在于，所述的逆变电路为全桥逆变电路，包括四个碳化硅结型场效应功率晶体管和并联在每个碳化硅结型场效应功率晶体管两端的二极管。
2.根据权利要求I所述的一种用于光伏并网系统的光伏逆变器，其特征在于，所述的控制电路包括依次连接的滞环比较电路、分相控制电路和驱动电路。
3.根据权利要求I所述的一种用于光伏并网系统的光伏逆变器，其特征在于，所述的逆变器的输出端串联一电感后连接电网。
专利摘要本实用新型涉及一种光伏逆变器，包括升压电路、逆变电路和控制电路，所述的升压电路的输入端连接光伏发电设备，升压电路的输出端并联一电容后连接逆变电路的输入端，所述的逆变电路的输出端连接电网，所述的控制电路连接逆变电路和电网，所述的逆变电路为全桥逆变电路，包括四个碳化硅结型场效应功率晶体管和并联在每个碳化硅结型场效应功率晶体管两端的二极管，所述的控制电路根据电网的电压得到给定电流信号，并将该给定电流信号与从逆变电路输出端采集到的跟踪电流信号一起作为输入信号，经处理后向逆变电路输出PWM信号，控制碳化硅结型场效应功率晶体管的通断。与现有技术相比，本实用新型具有效率高、控制简单、稳定性好等优点。
文档编号H02J3/38GK202495888SQ20122010236
公开日2012年10月17日 申请日期2012年3月16日 优先权日2012年3月16日
发明者舒观澜 申请人:上海利思电气有限公司