一种光伏并网逆变器及其控制方法_3

文档序号:8321683阅读:来源:国知局
性SPWM方式高频动作,其它功率开关管驱动信号均为低电平;
[0048]电网Ug电压正半周,光伏组件串U PV输出电压高于电网u 8电压瞬时值的绝对值时,第七功率开关管S7的驱动信号为高电平,第二功率开关管S2的驱动信号按单极性SPWM方式高频动作,其它功率开关管驱动信号均为低电平;
[0049]电网Ug电压负半周,光伏组件串U PV输出电压低于电网u 8电压瞬时值的绝对值时,第三功率开关管S3与第六功率开关管S 6的驱动信号相同,均为高电平,第五功率开关管S 5的驱动信号按单极性SPWM方式高频动作,其它功率开关管驱动信号均为低电平;
[0050]电网Ug电压负半周,光伏组件串Upv输出电压高于电网Ug电压瞬时值的绝对值时,第六功率开关管S6的驱动信号为高电平,第三功率开关管S 3的驱动信号按单极性SPWM方式高频动作,其它功率开关管驱动信号均为低电平。
[0051]如图7所示,是光伏并网逆变器电路拓扑实施例二,具体结构如下。
[0052]所述第一直流母线电容支路4包括第一直流母线电容Cdel ?第一直流母线电容Cdca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。
[0053]升压变换电路I包括储能电感Lb、第一功率开关管S1和第一功率二极管Diq储能电感匕的一端与第一直流母线电容C dc;1的负极连接,另一端分别与第一功率开关管S i的发射极和第一功率二极管D1的阴极连接,第一功率开关管集电极与第一直流母线电容Cdca的正极连接。
[0054]第二直流母线电容支路5包括第二直流母线电容Cdc;2。第二直流母线电容。的正极与第一功率开关管S1的集电极连接,第二直流母线电容Ctk2的负极与第一功率二极管D1的阳极连接。
[0055]全桥逆变电路31包括第四功率开关管S4、第五功率开关管S5、第六功率开关管S6和第七功率开关管S7O第四功率开关管S4的发射极与第五功率开关管S5的集电极连接,第六功率开关管S6的发射极和第七功率开关管S 7的集电极连接,第四功率开关管S 4和第六功率开关管S6的集电极均与第二直流母线电容C dc;2的正极连接,第五功率开关管S 5和第七功率开关管S7的发射极均与第二直流母线电容C dc;2的负极连接。
[0056]交流滤波电路32包括第一滤波电感Lfl、第二滤波电感Lf2和滤波电容C f。第一滤波电感Lfl的一端与第四功率开关管S4的发射极连接,另一端与滤波电容Cf的一端连接,滤波电容Cf的另一端与第二滤波电感Lf2的一端连接,第二滤波电感Lf2的另一端与第六功率开关管S6的发射极连接,滤波电容(^的两端外接电网u g0
[0057]直流旁路支路2具有第一连接端、第二连接端和第三连接端,第二连接端和第三连接端为直流旁路支路2的输出端,第一连接端为直流旁路支路2的输入端;第一连接端与第一直流母线电容Cdcl的负极连接,第二连接端与第六功率开关管S6的发射极连接,第三连接端与第四功率开关管&的发射极连接。
[0058]上述直流旁路支路2也具有以下两种结构,具体如下。
[0059]第一种结构如图8所示:直流旁路支路2包括第二功率二极管D2、第二功率开关管S2和第三功率开关管S 3,第二功率二极管D2的阴极与第一连接端连接,阳极分别与第二功率开关管S2和第三功率开关管S3的发射极连接,第二功率开关管S2的集电极与第二连接端连接,第三功率开关管&的集电极与第三连接端连接。
[0060]第二种结构如图9所示:直流旁路支路2包括第三功率二极管D3、第四功率二极管D4、第二功率开关管S2和第三功率开关管S 3,第三功率二极管D3和第四功率二极管D 4的阴极均与第一连接端连接,第三功率二极管D3的阳极与第二功率开关管S 2的发射极连接,第二功率开关管S2的集电极与第二连接端连接,第四功率二极管D4的阳极与第三功率开关管S3的发射极连接,第三功率开关管S 3的集电极与第三连接端连接。
[0061]实施例二所述的光伏并网逆变器,采用第一种结构的直流旁路支路2,其包含六种工作模态:
[0062]模态一:全桥逆变电路31中的第四功率开关管S4和第七功率开关管S7开通,全桥逆变电路31中的其它开关管关断,进网电流依次流过第四功率开关管S4、第一滤波电感Lfl、电网ug、第二滤波电感Lf2、第七功率开关管S7;全桥逆变电路31输出的桥臂电压为第二直流母线电容Ctk2电压;
[0063]模态二:直流旁路支路2中第二功率开关管S2开通,第三功率开关管S3关断,全桥逆变电路31中的第四功率开关管S4开通,全桥逆变电路31中的其它开关管关断,进网电流依次流过第四功率开关管S4、第一滤波电感Lfl、电网ug、第二滤波电感Lf2、第二功率开关管S2、第二功率二极管D2;全桥逆变电路输出的桥臂电压为光伏组件串Upv电压;
[0064]模态三:全桥逆变电路31中的第四功率开关管S4开通,全桥逆变电路31中的其它开关管关断,进网电流依次流过第四功率开关管S4、第一滤波电感Lfl、电网Ug、第二滤波电感Lf2、第六功率开关管&的反并联二极管;全桥逆变电路31输出的桥臂电压为零;
[0065]模态四:全桥逆变电路31中的第五功率开关管S5、第六功率开关管S6开通,全桥逆变电路31中的其它开关管关断,进网电流依次流过第六功率开关管S6、第二滤波电感Lf2、电网ug、第一滤波电感Lfl、第五功率开关管S5;全桥逆变电路31输出的桥臂电压为负的第二直流母线电容Ctk2电压;
[0066]模态五:直流旁路支路2中第三功率开关管S3开通,第二功率开关管S2关断,全桥逆变电路31中的第六功率开关管S6开通,全桥逆变电路31中的其它开关管关断,进网电流依次流过第六功率开关管S6、第二滤波电感Lf2、电网ug、第一滤波电感Lfl、第三功率开关管S3、第二功率二极管D2;全桥逆变电路31输出的桥臂电压为负的光伏组件串Upv电压;
[0067]模态六:全桥逆变电路31中的第六功率开关管S6开通,全桥逆变电路31中的其它开关管关断,进网电流依次流过第六功率开关管S6、第二滤波电感Lf2、电网Ug、第一滤波电感Lfl、第四功率开关管&的反并联二极管;全桥逆变电路31输出的桥臂电压为零。
[0068]实施例二所述的光伏并网逆变器,采用第二种结构的直流旁路支路2,也包含六种工作模态,其过程与上述六种模态类似,很容易推导出,这里不做详细叙述。
[0069]如图10所示,为实施例二的驱动原理波形。图中Ugs2至Ugs7表示第二至第七功率开关管s2?S 7的驱动电压,u stl和u st2分别表不第一和第二载波信号,u stl和u st2的相位相差180度,Ue表示调制波信号。该波形与图6中的波形基本一致,这里也不详细叙述。
[0070]上述无论是实施例一还是实施例二,其中的升压变换电路I均为非隔离升压变换电路1,该升压变换电路I可以被配置成不同的拓扑结构。
[0071]上述光伏并网逆变器的控制方法:若光伏组件串Upv输出电压高于电网Ug电压瞬时值的绝对值,全桥逆变电路31的输出端电压在零和光伏组件串Upv输出电压之间高频变化,变化频率等于全桥逆变电路31的开关频率;
[0072]若光伏组件串Upv输出电压低于电网u 8电压瞬时值的绝对值,全桥逆变电路31的输出端电压在第二直流母线电容Ctk2电压和光伏组件串U PV输出电压之间高频变化,变化频率等于全桥逆变电路31的开关频率。
[0073]上述光伏并网逆变器引入直流旁路支路2,当光伏组件串Upv输出电压高于电网Ug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;上述光伏并网逆变器引入直流旁路支路2,当光伏组件串Upv电压高于电网u 8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
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