一种光伏并网逆变器及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光伏并网逆变器及其控制方法，属于电力电子变换器技术领域。
【背景技术】
[0002]由于太阳能的可再生性及清洁性，光伏并网发电技术得以迅猛发展。光伏组件串的输出直流电压通常低于交流电网电压峰值，故需要经过一级升压电路再接入逆变器实现并网运行，如图1所示。但是，交流电网电压瞬时绝对值低于光伏组件串的输出直流电压时，光伏组件输出的电能仍需通过升压电路变换，故文献“K.0rgura, T.Nishida, E.HirakijM.Nakaokaj and S.Naga1.Time-sharing boost chooper cascaded dual modesingle-phase sinewave inverter for solar photovoltaic power generat1n system.1EEE PESC 2004，pp.4763-4767”提出当光伏组件串输出电压低于电网电压瞬时值的绝对值时，使得升压变换器和逆变器之间的直流母线电容电压与电网电压瞬时值的绝对值相等；而当光伏组件串输出电压高于电网电压瞬时值的绝对值时，升压电路不工作。但是，这种控制方法限制了直流母线电容的容量，故直流母线电容的电压脉动较大，且控制较为复杂，不易实现。
[0003]因此，有必要研宄出一种高效的光伏并网逆变器及其控制方法。
【发明内容】
[0004]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种光伏并网逆变器及其控制方法。
[0005]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是:
[0006]一种光伏并网逆变器，包括第一直流母线电容支路、第二直流母线电容支路、升压变换电路、直流旁路支路、全桥逆变电路和交流滤波电路；所述第一直流母线电容支路、升压变换电路、第二直流母线电容支路、全桥逆变电路和交流滤波电路依次连接，所述第一直流母线电容支路的输入端外接光伏组件串，所述交流滤波电路的输出端外接电网，所述第一直流母线电容支路的输入端与全桥逆变电路的输出端之间并接有直流旁路支路。
[0007]所述第一直流母线电容支路包括第一直流母线电容；所述第一直流母线电容的正极和负极分别与光伏组件串的正输出端和负输出端连接；所述升压变换电路包括储能电感、第一功率开关管和第一功率二极管；所述储能电感的一端与第一直流母线电容的正极连接，另一端分别与第一功率开关管的集电极和第一功率二极管的阳极连接，所述第一功率开关管的发射极与第一直流母线电容的负极连接；所述第二直流母线电容支路包括第二直流母线电容；所述第二直流母线电容的正极与第一功率二极管的阴极连接，所述第二直流母线电容的负极与第一直流母线电容的负极连接；所述全桥逆变电路包括第四功率开关管、第五功率开关管、第六功率开关管和第七功率开关管；所述第四功率开关管的发射极与第五功率开关管的集电极连接，所述第六功率开关管的发射极和第七功率开关管的集电极连接，所述第四功率开关管和第六功率开关管的集电极均与第二直流母线电容的正极连接，所述第五功率开关管和第七功率开关管的发射极均与第二直流母线电容的负极连接；所述交流滤波电路包括第一滤波电感、第二滤波电感和滤波电容；所述第一滤波电感的一端与第四功率开关管的发射极连接，另一端与滤波电容的一端连接，所述滤波电容的另一端与第二滤波电感的一端连接，所述第二滤波电感的另一端与第六功率开关管的发射极连接，所述滤波电容的两端外接电网；所述直流旁路支路具有第一连接端、第二连接端和第三连接端，所述第二连接端和第三连接端为直流旁路支路的输出端，所述第一连接端为直流旁路支路的输入端；所述第一连接端与第一直流母线电容的正极连接，所述第二连接端与第四功率开关管的发射极连接，所述第三连接端与第六功率开关管的发射极连接。
[0008]所述直流旁路支路包括第二功率二极管、第二功率开关管和第三功率开关管，所述第二功率二极管的阳极与第一连接端连接，阴极分别与第二功率开关管和第三功率开关管的集电极连接，所述第二功率开关管的发射极与第二连接端连接，所述第三功率开关管的发射极与第三连接端连接。
[0009]所述直流旁路支路包括第三功率二极管、第四功率二极管、第二功率开关管和第三功率开关管，所述第三功率二极管和第四功率二极管的阳极均与第一连接端连接，所述第三功率二极管的阴极与第二功率开关管的集电极连接，所述第二功率开关管的发射极与第二连接端连接，所述第四功率二极管的阴极与第三功率开关管的集电极连接，所述第三功率开关管的发射极与第三连接端连接。
[0010]所述第一直流母线电容支路包括第一直流母线电容；所述第一直流母线电容的正极和负极分别与光伏组件串的正输出端和负输出端连接；所述升压变换电路包括储能电感、第一功率开关管和第一功率二极管；所述储能电感的一端与第一直流母线电容的负极连接，另一端分别与第一功率开关管的发射极和第一功率二极管的阴极连接，所述第一功率开关管的集电极与第一直流母线电容的正极连接；所述第二直流母线电容支路包括第二直流母线电容；所述第二直流母线电容的正极与第一功率开关管的集电极连接，所述第二直流母线电容的负极与第一功率二极管的阳极连接；所述全桥逆变电路包括第四功率开关管、第五功率开关管、第六功率开关管和第七功率开关管；所述第四功率开关管的发射极与第五功率开关管的集电极连接，所述第六功率开关管的发射极和第七功率开关管的集电极连接，所述第四功率开关管和第六功率开关管的集电极均与第二直流母线电容的正极连接，所述第五功率开关管和第七功率开关管的发射极均与第二直流母线电容的负极连接；所述交流滤波电路包括第一滤波电感、第二滤波电感和滤波电容；所述第一滤波电感的一端与第四功率开关管的发射极连接，另一端与滤波电容的一端连接，所述滤波电容的另一端与第二滤波电感的一端连接，所述第二滤波电感的另一端与第六功率开关管的发射极连接，所述滤波电容的两端外接电网；所述直流旁路支路具有第一连接端、第二连接端和第三连接端，所述第二连接端和第三连接端为直流旁路支路的输出端，所述第一连接端为直流旁路支路的输入端；所述第一连接端与第一直流母线电容的负极连接，所述第二连接端与第六功率开关管的发射极连接，所述第三连接端与第四功率开关管的发射极连接。
[0011]所述直流旁路支路包括第二功率二极管、第二功率开关管和第三功率开关管，所述第二功率二极管的阴极与第一连接端连接，阳极分别与第二功率开关管和第三功率开关管的发射极连接，所述第二功率开关管的集电极与第二连接端连接，所述第三功率开关管的集电极与第三连接端连接。
[0012]所述直流旁路支路包括第三功率二极管、第四功率二极管、第二功率开关管和第三功率开关管，所述第三功率二极管和第四功率二极管的阴极均与第一连接端连接，所述第三功率二极管的阳极与第二功率开关管的发射极连接，所述第二功率开关管的集电极与第二连接端连接，所述第四功率二极管的阳极与第三功率开关管的发射极连接，所述第三功率开关管的集电极与第三连接端连接。
[0013]所述升压变换电路为非隔离升压变换电路。
[0014]一种光伏并网逆变器的控制方法，若光伏组件串输出电压高于电网电压瞬时值的绝对值，全桥逆变电路的输出端电压在零和光伏组件串输出电压之间高频变化，变化频率等于全桥逆变电路的开关频率；若光伏组件串输出电压低于电网电压瞬时值的绝对值，全桥逆变电路的输出端电压在第二直流母线电容电压和光伏组件串输出电压之间高频变化，变化频率等于全桥逆变电路的开关频率。
[0015]本发明所达到的有益效果:1、本发明引入直流旁路支路，当光伏组件串输出电压高于电网电压瞬时绝对值，升压变换电路不工作，故减少了功率变换级数，可有效提高变换器的效率；2、本发明引入直流旁路支路，当光伏组件串电压高于电网电压瞬时绝对值，并网逆变器桥臂的输出电压在光伏组件串电压和零之间高频变化；当光伏组件串电压低于电网电压瞬时绝对值，并网逆变器桥