一种光伏逆变器弱光条件下发电的并网逆变电路的制作方法

本发明涉及一种逆变电路，特别涉及一种光伏逆变器弱光条件下发电的并网逆变电路。

背景技术：

目前光伏发电已经非常普遍，光伏电池板更是随处可见。由于太阳能组件在弱光或微光条件下输出功率极低，由于主流逆变器拓扑结构的限制，一般的并网逆变器在并网功率极低时会自动关机或脱网运行，无法全面高效地将组件的转换能量输送到电网。

主流逆变器拓扑结构在并网功率降低时，逆变器逆变电感电流减小，由于逆变电感电流传感器及相应的检测电路的量程固定不变，相应的电流检测相对误差升高，当相对误差的提升影响系统输出电流指标时，逆变器无法继续并网运行，同时逆变的输出电感固定不变，当并网功率降低时，由于电感纹波电流比例增加，电感损耗率增加，整机效率较低，加之逆变器的固有损耗不变，系统输入必须大于固有损耗才能输出功率，因而并网初始输入功率较大，不适合弱光条件下的并网运行。

我国的光伏装机容量非常巨大，如何让光伏逆变器在弱光下能够高效的并网发电，最大化利用组件转换能量，将有利于提高光伏发电的效率和市场推广普及。

技术实现要素：

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种光伏逆变器弱光条件下发电的并网逆变电路。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种光伏逆变器弱光条件下发电的并网逆变电路，包括光伏组件PV、输入滤波电容 C1、Boost大量程电流传感器H1、Boost小量程电流传感器H2、Boost小电流电感L1、Boost 大电流电感L2、Boost轻载切换开关K1、Boost二极管D1、Boost功率管Q1、母线电容 C2、逆变桥、逆变大电流电感L3、L5、L7、逆变小电流电感L4、L6、L8、逆变轻载切换开关K2、K3、K4、逆变小量程电流传感器H3、H5、H7、逆变大量程电流传感器H4、H6、 H8、逆变滤波电容C3、C4、C5、并网继电器K5和电网，所述光伏组件PV与输入滤波电容C1并联，光伏组件PV的正极依次串联Boost大量程电流传感器H1、Boost小量程电流传感器H2、Boost小电流电感L1和Boost大电流电感L2的一端，所述Boost轻载切换开关K1与Boost小量程电流传感器H2和Boost小电流电感L1并联，所述Boost大电流电感 L2的另一端与Boost二极管D1正极和Boost功率管Q1集电极相连，所述Boost二极管D1 的负极与逆变桥的正极连接，所述Boost功率管Q1发射极与光伏组件PV的负极、逆变桥的负极连接，所述母线电容C2与逆变桥并联，所述逆变桥的三路输出分别依次与逆变大电流电感L3、L5、L7、逆变小电流电感L4、L6、L8、逆变小量程电流传感器H3、H5、H7、逆变大量程电流传感器H4、H6、H8一端串联，所述逆变轻载切换开关K2、K3、K4分别与逆变小电流电感L4、L6、L8、逆变小量程电流传感器H3、H5、H7并联，所述逆变大量程电流传感器H4、H6、H8的另一端分别与采用星形接法的逆变滤波电容C3、C4、C5的三个接线端连接，所述逆变滤波电容C3、C4、C5的三个接线端串联并网继电器K5后接入电网。

优选地，所述电流传感器H2、H3、H5、H7，在逆变器轻载工作时进行闭环电流控制。

优选地，所述小电流电感L1、L4、L6、L8的额定电流与大电流电感L2、L3、L5、L7 的额定电流比为1:20，小量程电流传感器H2、H3、H5、H7的检测范围与大量程电流传感器H1、H4、H6、H8的检测范围比为1:20。

优选地，所述小量程电流传感器H2、H3、H5、H7的精度为1％，大量程电流传感器 H1、H4、H6、H8的精度为1％。

优选地，所述输入滤波电容C1为最高耐压1000V的薄膜电容，电容值为10uF。

优选地，所述母线电容C2为最高耐压1000V的薄膜电容，电容值为1000uF。

优选地，所述逆变滤波电容C3、C4、C5的最高耐压为450V的薄膜电容，电容值为 15uF。

本发明的有益效果是，能够实现光伏发明逆变器在极低负载率下的正常工作，实现光伏组件在弱光微光条件下并网运行，充分利用组件能量，同时，该方案可降低逆变器在零功率下的自身损耗，降低逆变器启动门槛功率，延长逆变器并网运行时间，提升发电量，另外，该方案的实施可以显著提升逆变器在轻载运行时的效率及并网电流指标，降低电网污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图只是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明系统电路图。

其中，PV1～PVn.光伏组件，C1.输入滤波电容，H1.Boost大量程电流传感器，H2.Boost 小量程电流传感器，L1.Boost小电流电感，L2.Boost大电流电感，K1.Boost轻载切换开关， Q1.Boost功率管，D1.Boost二极管，C2.母线电容，Q2～Q7.逆变功率管，L3.逆变大电流电感，L4.逆变小电流电感，K2.逆变轻载切换开关，H3.逆变小量程电流传感器，H4.逆变大量程电流传感器，L5.逆变大电流电感，L6.逆变小电流电感，K3.逆变轻载切换开关，H5.逆变小量程电流传感器，H6.逆变大量程电流传感器，L7.逆变大电流电感，L8.逆变小电流电感，K4.逆变轻载切换开关，H7.逆变小量程电流传感器，H8.逆变大量程电流传感器，C3～C5.逆变滤波电容，K5.并网继电器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本实施例中一种光伏逆变器弱光条件下发电的并网逆变电路，包括光伏组件PV、输入滤波电容C1、Boost大量程电流传感器H1、Boost小量程电流传感器H2、 Boost小电流电感L1、Boost大电流电感L2、Boost轻载切换开关K1、Boost二极管D1、 Boost功率管Q1、母线电容C2、逆变桥、逆变大电流电感L3、L5、L7、逆变小电流电感 L4、L6、L8、逆变轻载切换开关K2、K3、K4、逆变小量程电流传感器H3、H5、H7、逆变大量程电流传感器H4、H6、H8、逆变滤波电容C3、C4、C5、并网继电器K5和电网，所述光伏组件PV与输入滤波电流C1并联，光伏组件PV的正极依次串联Boost大量程电流传感器H1、Boost小量程电流传感器H2、Boost小电流电感L1和Boost大电流电感L2 的一端，所述Boost轻载切换开关K1与Boost小量程电流传感器H2和Boost小电流电感 L1并联，所述Boost大电流电感L2的另一端与Boost二极管D1正极和Boost功率管Q1 集电极相连，所述Boost二极管D1的负极与逆变桥的正极连接，所述Boost功率管Q1发射极与光伏组件PV的负极、逆变桥的负极连接，所述母线电容C2与逆变桥并联，所述逆变桥的三路输出分别依次与逆变大电流电感L3、L5、L7、逆变小电流电感L4、L5、L8、逆变小量程电流传感器H3、H5、H7、逆变大量程电流传感器H4、H6、H8一端串联，所述逆变轻载切换开关K2、K3、K4分别与逆变小电流电感L4、L6、L8、逆变小量程电流传感器H3、H5、H7并联，所述逆变大量程电流传感器H4、H6、H8的另一端分别与采用星形接法的逆变滤波电容C3、C4、C5的三个接线端连接，所述逆变滤波电容C3、C4、C5 的三个接线端连接串联并网继电器K5后接入电网。

实施例中，正常工况下，所述光伏组件PV输出功率较大，Boost切换开关K1闭合，小电流电感L1，小量程电流传感器H2被旁路，Boost进入正常工作模式，Boost大电流电感L2和电流传感器H1正常工作；同时逆变切换开关K2，K3，K4闭合，小电流电感L4， L6，L8，小量程电流传感器H3，H5，H7被旁路，逆变进入正常工作模式，逆变大电流电感L3，L5，L7和电流传感器H4，H6，H8正常工作；电流传感器H2，H3，H5，H7为小量程传感器，在逆变器轻载工作时以H2，H3，H5，H7电流采样实现闭环控制，提高电流控制精度，降低电流谐波，能够使逆变器在极低负载率下达到较好输出指标。

实施例中，所述Boost小电流电感L1，其感量较大，在逆变器轻载工作时，L1，L2串联作为Boost电感，总感量远大于正常模式下的L2电感，优选小电流电感L1额定电流与大电流电感L2额定电流比为1：20，小量程电流传感器H2检测范围与大量程电流传感器 H1比为1：20，当光伏组件PV的输出功率低于额定功率的5％时，既可以保证光伏逆变器正常并网发电，也可以降低Boost电感纹波电流和功率管损耗，提高轻载模式下转换效率。

实施例中，所述逆变小电流电感L4、L6、L8，其感量较大，在逆变器轻载工作时，L3 和L4串联、L5和L6串联、L7和L8串联作为逆变电感，总感量远大于正常模式下的L3， L5，L7电感，优选小电流电感L4、L6、L8的额定电流与大电流电感L3、L5、L7的额定电流比为1：20，小量程电流传感器H3、H5、H7的检测范围与大量程电流传感器H4、H6、 H8的检测范围比为1：20，当逆变功率低于额定功率的5％时，既可以保证光伏逆变器正常并网发电，也可以降低逆变电感纹波电流和功率管损耗，提高轻载模式下转换效率。

实施例中，所述切换开关K1，K2，K3，K4在逆变器正常工作时闭合，旁路小电流回路，避免大电流损坏小量程传感器及小电流电感，以H1，H4，H6，H7电流采样实现闭环控制，并提供正常输出功率。

实施例中，所述小量程电流传感器H2、H3、H5、H7的精度为1％，大量程电流传感器H1、H4、H6、H8的精度为1％时，系统的控制精度较好。

实施例中，所述输入滤波电容C1为最高耐压1000V的薄膜电容，电容值为10uF时，输入滤波电容C1不容易击穿，电容的寿命较长。

实施例中，所述母线电容C2为最高耐压1000V的薄膜电容，电容值为1000uF时，母线电容C2可以抗母线电压冲击，母线纹波电压较低。

实施例中，所述逆变滤波电容C3、C4、C5的电压为450V的薄膜电容，电容值为15uF 时，可以较好滤除光伏逆变器输出的电流纹波，提高并网电流的指标。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。