光伏并网系统中用于抑制漏电流的逆变器拓扑结构的制作方法
【专利摘要】光伏并网系统中用于抑制漏电流的逆变器拓扑结构，涉及抑制漏电流【技术领域】。解决了现有的并网逆变器拓扑结构无法抑制漏电流的问题。电源正极同时连接第一二极管阴极、第二二极管阴极、第三受控开关输入端和第四受控开关输入端，电源负极同时连接第一受控开关输出端、第二受控开关输出端、第三二极管阳极和第四二极管阳极，第一二极管阳极连接第一受控开关输入端，第二二极管阳极连接第二受控开关输入端，第三二极管阴极连接第三受控开关输出端，第四二极管阴极连接第四受控开关输出端，第一电感一端同时连接第一二极管阳极和第三受控开关输出端，第二电感一端同时连接第二受控开关输入端和第四二极管阳极。本实用新型适用于光伏并网系统中抑制漏电流。
【专利说明】光伏并网系统中用于抑制漏电流的逆变器拓扑结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及抑制漏电流【技术领域】。
【背景技术】
[0002]近年来，世界存在严重的能源危机问题，努力寻找新的能源供应是解决问题的唯一途径。由于风能、太阳能、生物能等可再生能源具有无污染的性能，使得它们越来越受到关注，因此，分布式发电系统在电力系统中的地位与作用日益突出。通过比较，在各种类型的新能源中，太阳能具有良好的可供应性和持续性，因此，它无疑是最好的选择。
[0003]由于必须经过接口设备才能将太阳能发出的直流电能并入交流电网中。并网接口方式一般有电力电子逆变器接口和常规旋转电机接口两类，前者在体积、重量、变换效率、可靠性、电性能等方面均优于后者，因此，光伏系统一般采用电压源型逆变器作为并网接口。通过控制逆变器输出电流与电网电压同频同相实现单位功率因数并网发电。
[0004]为保证系统安全可靠运行，实现电压调整和电气隔离，传统的并网逆变器系统一般在输出端安装工频隔离变压器。然而，工频隔离变压器体积庞大，成本高，损耗大，影响系统整机效率。因此无变压器非隔离的并网逆变器是目前研究的热点。虽然去掉工频变压器可以使并网逆变器系统整体效率得到一定改善，但却带来一些新的问题，如共模电流和直流注入等。
[0005]为了有效的抑制漏电流，目前，国内外专家学者大致提出两种解决方案，其中一种是通过调制策略来抑制漏电流，采用双极性调制虽然能够很好的抑制共模漏电流，但是其损耗大，系统效率较低，另外一种则是改进电路的拓扑结构。
实用新型内容
[0006]本实用新型为了解决现有的并网逆变器系统的拓扑结构无法抑制漏电流的问题，提出了光伏并网系统中用于抑制漏电流的逆变器拓扑结构。
[0007]光伏并网系统中用于抑制漏电流的逆变器拓扑结构包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一受控开关、第二受控开关、第三受控开关、第四受控开关、电源、电容、第一电感和第二电感，
[0008]所述电容与电源并联，
[0009]电源的正极同时与第一二极管的阴极、第二二极管的阴极、第三受控开关的输入端和第四受控开关的输入端连接，
[0010]电源的负极同时与第一受控开关的输出端、第二受控开关的输出端、第三二极管的阳极和第四二极管的阳极连接，
[0011]第一二极管的阳极与第一受控开关的输入端连接，
[0012]第二二极管的阳极与第二受控开关的输入端连接，
[0013]第三二极管的阴极与第三受控开关的输出端连接，
[0014]第四二极管的阴极与第四受控开关的输出端连接，[0015]第一电感的一端同时与第一二极管的阳极和第三受控开关的输出端连接，
[0016]第二电感的一端同时与第二受控开关的输入端和第四二极管的阳极连接，
[0017]第一电感的另一端和第二电感的另一端并入电网。
[0018]有益效果:本实用新型所述的拓扑结构中结构简单、开关数量少，能够在最大程度上节约成本，同时能够降低故障发生率。
[0019]通过调整拓扑结构中的受控开关导通和断开的状态，使得拓扑结构在整个周期内共模电压恒定为Uin/2，当共模电压为常量时，所述拓扑结构的漏电流为0，从而实现了有效抑制漏电流的目的；
[0020]本实用新型所提出的拓扑结构与现有的拓扑结构相比较，结构简单，开关总数只有4个，且工作于高频的开关只有两个，另外两个工作于电网频率，且损耗低于H5、H6和HERIC拓扑结构，提高了光伏并网系统的效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为光伏并网系统中用于抑制漏电流的逆变器拓扑结构的结构示意图；
[0022]图2为光伏并网系统中用于抑制漏电流的逆变器拓扑结构正半周期工作原理示意图；
[0023]图3为光伏并网系统中用于抑制漏电流的逆变器拓扑结构正半周期续流工作原理示意图；
[0024]图4为光伏并网系统中用于抑制漏电流的逆变器拓扑结构负半周期工作原理示意图；
[0025]图5为光伏并网系统中用于抑制漏电流的逆变器拓扑结构负半周期续流工作原理示意图；
[0026]图6为光伏并网系统中用于抑制漏电流的逆变器拓扑结构的共模电压波形图；
[0027]图7为光伏并网系统中用于抑制漏电流的逆变器拓扑结构的漏电流波形图；
[0028]图8为光伏并网系统中用于抑制漏电流的逆变器拓扑结构在并网工作时，电流总谐波畸变率波形图。
【具体实施方式】
[0029]【具体实施方式】一、结合图1说明本【具体实施方式】，本【具体实施方式】所述的光伏并网系统中用于抑制漏电流的逆变器拓扑结构包括第一二极管(Dl)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第四二极管(D4)、第一受控开关(SI)、第二受控开关(S2)、第三受控开关
(S3)、第四受控开关(S4)、电源(U)、电容(C)、第一电感(LI)和第二电感(L2)，
[0030]所述电容C与电源U并联，
[0031]电源U的正极同时与第一二极管Dl的阴极、第二二极管D2的阴极、第三受控开关S3的输入端和第四受控开关S4的输入端连接，
[0032]电源U的负极同时与第一受控开关SI的输出端、第二受控开关S2的输出端、第三二极管D3的阳极和第四二极管D4的阳极连接，
[0033]第一二极管Dl的阳极与第一受控开关SI的输入端连接，
[0034]第二二极管D2的阳极与第二受控开关S2的输入端连接，[0035]第三二极管D3的阴极与第三受控开关S3的输出端连接，
[0036]第四二极管D4的阴极与第四受控开关S4的输出端连接，
[0037]第一电感LI的一端同时与第一二极管Dl的阳极和第三受控开关S3的输出端连接，
[0038]第二电感L2的一端同时与第二受控开关S2的输入端和第四二极管D4的阳极连接，
[0039]第一电感LI的另一端和第二电感L2的另一端并入电网。
[0040]【具体实施方式】二、本【具体实施方式】与【具体实施方式】一所述的光伏并网系统中用于抑制漏电流的逆变器拓扑结构的区别在于，所述受控开关为IGBT、MOSFET或可控硅整流元件中的一种或其中几种的组合。
[0041]图2-图4中分别给出了本实用新型所述的拓扑结构的四种工作状态，箭头方向即为逆变电流方向，电源U的电压值为uin。
[0042]图2和图3表示光伏并网系统中用于抑制漏电流的逆变器拓扑结构正半周期工作原理示意图，在正半周期内，第三可控开关S3始终保持导通，第一可控开关SI和第四可控开关S4始终保持断开，当第二可控开关S2导通时，所述拓扑结构的共模电压为Uin/2 ；当第二可控开关S2断开时，电流经第三可控开关S3和第二二极管D2续流，所述拓扑结构的共模电压为Uin/2。
[0043]图4和图5表示光伏并网系统中用于抑制漏电流的逆变器拓扑结构负半周期工作原理示意图，在负半周期内，第四受控开关S4始终保持导通，第二受控开关S2和第三受控开关S3始终保持断开，当第一受控开关SI导通时，所述拓扑结构的共模电压为Uin/2 ;当第一受控开关SI断开时，电流经第四受控开关S3和第一二极管Dl续流，所述拓扑结构的共模电压为Uin/2 ；
[0044]通过上述对受控开关导通和断开的控制并结合图6所示的共模电压波形图和图7所示的共模电流波形图，可以得出本实用新型所述的拓扑结构在整个周期内共模电压恒定为Uin/2，当共模电压为常量时，所述拓扑结构的漏电流为0，从而实现了有效抑制漏电流的目的。同时，根据图8所示的总谐波畸变率波形图可以得出，总谐波失真率(THD)为1.99%,符合IEEE Std929-2000中对总谐波失真率标准的要求。
【权利要求】
1.光伏并网系统中用于抑制漏电流的逆变器拓扑结构，其特征在于，它包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一受控开关S1、第二受控开关S2、第三受控开关S3、第四受控开关S4、电源U、电容C、第一电感LI和第二电感L2， 所述电容C与电源U并联， 电源U的正极同时与第一二极管Dl的阴极、第二二极管D2的阴极、第三受控开关S3的输入端和第四受控开关S4的输入端连接， 电源U的负极同时与第一受控开关SI的输出端、第二受控开关S2的输出端、第三二极管D3的阳极和第四二极管D4的阳极连接， 第一二极管Dl的阳极与第一受控开关SI的输入端连接， 第二二极管D2的阳极与第二受控开关S2的输入端连接， 第三二极管D3的阴极与第三受控开关S3的输出端连接， 第四二极管D4的阴极与第四受控开关S4的输出端连接， 第一电感LI的一端同时与第一二极管Dl的阳极和第三受控开关S3的输出端连接， 第二电感L2的一端同时与第二受控开关S2的输入端和第四二极管D4的阳极连接， 第一电感LI的另一端和第二电感L2的另一端并入电网。
2.根据权利要求1所述的光伏并网系统中用于抑制漏电流的逆变器拓扑结构，其特征在于，所述受控开关为IGBT、MOSFET或可控硅整流元件中的一种或其中几种的组合。
【文档编号】H02J3/38GK203813688SQ201420232981
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月8日 优先权日:2014年5月8日
【发明者】高金玲, 任玉艳, 冯瑞江, 常锐, 赵晔, 任雪威 申请人:国家电网公司, 国网黑龙江省电力有限公司牡丹江供电公司