专利名称：单极性pwm调制非隔离型光伏并网发电电路的制作方法
技术领域：
本实用新型属于太阳能光伏发电技术领域，具体涉及一种单极性PWM调制非隔离型光伏并网发电电路。
背景技术：
世界各国经济迅猛发展，所需电力日益增加，传统电力大多依靠煤、天然气等化石能源进行发电，地球上化石能源蕴藏量是有限的，专家预测多数化石能源将在200年后耗尽，因此寻找可替代能源日益迫切。太阳能蕴藏量极其丰富，利用太阳能的光伏效应发电技术不断成熟，太阳能光伏发电得到了国内外政府大力支持。单块太阳能电池板输出电压较低，光伏发电系统需要多块太阳能电池板进行串并联，从而组成光伏阵列，因此太阳能电池板占地面积较大，在潮湿的环境下太阳能电池板对地寄生电容较大。为了提高光伏并网发电逆变器效率，一般不采用隔离变压器，这就导致在功率器件的开关过程中会在太阳能电池板产生的直流电压上存在高频变化的电压分量，该高频变化的电压分量会对太阳能电池板与大地间寄生电容进行作用，从而产生对地共模电流，这种高频共模电流对设备本身和人身安全产生严重影响，因此要求单相非隔离光伏并网发电逆变电路必须进行抑制。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种单极性PWM调制非隔离型光伏并网发电电路，不会在光伏阵列输出的直流电压中存在高频电压分量，能对高频共模电流进行有效抑制。本实用新型所采用的技术方案是，一种单极性PWM调制非隔离型光伏并网发电电路，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S1、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与飞跨开关第一连接端D相连接，三开关桥臂第二连接端C与滤波并网电路第一连接端E相连接，两开关桥臂连接端B、飞跨开关第二连接端G和滤波并网电路第二连接端F相连接。本实用新型单极性PWM调制非隔离型光伏并网发电电路的有益效果是:实现了将光伏阵列输出的直流电压转换成交流电流注入电网，具有电路简单、转换效率高、无变压器隔离、控制容易以及抑制共模电流效果好的优点。
图1是本实用新型单极性PWM调制非隔离型光伏并网发电电路的模块框图；图2是本实用新型单极性PWM调制非隔离型光伏并网发电电路的电路连接图；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；1.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1和图2所示，本实用新型单极性PWM调制非隔离型光伏并网发电电路，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S1、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与飞跨开关第一连接端D相连接，三开关桥臂第二连接端C与滤波并网电路第一连接端E相连接，两开关桥臂连接端B、飞跨开关第二连接端G和滤波并网电路第二连接端F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。本实用新型的工作原理是: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，第五功率开关S5是电网电压正半周时一直导通，第六功率开关S6是电网电压负半周时一直导通。2)电网电压正半周时，第五功率开关S5—直导通，第二功率开关S2、第三功率开关S3和第六功率开关S6 —直关断，第一功率开关SI和第四功率开关S4同时以PWM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，光伏阵列产生的电流通过防反充功率二极管D1、第一功率开关S1、第五功率开关S5、第一交流滤波电感L1、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五功率开关S5、第一交流滤波电感L1、单相电网、第二交流滤波电感L2、第六功率开关S6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，第六功率开关S6—直导通，第一功率开关S 1、第四功率开关S4和第五功率开关S5 —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六功率开关S6、第二交流滤波电感L2、单相电网、第一交流滤波电感L1、第五功率开关S5的反并联二极管进行续流，此时切断了光伏阵列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1.一种单极性PWM调制非隔离型光伏并网发电电路，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S1、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与飞跨开关第一连接端D相连接，所述三开关桥臂第二连接端C与滤波并网电路第一连接端E相连接，所述两开关桥臂连接端B、飞跨开关第二连接端G和滤波并网电路第二连接端F相连接。
专利摘要本实用新型公开了一种单极性PWM调制非隔离型光伏并网发电电路，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。本实用新型不会在光伏阵列输出的直流电压中存在高频电压分量，能对高频共模电流进行有效抑制。
文档编号H02J3/38GK202930962SQ20122055031
公开日2013年5月8日 申请日期2012年10月24日 优先权日2012年10月24日
发明者孙向东, 张琦, 任碧莹, 安少亮 申请人:西安理工大学