一种新型单相光伏并网发电逆变电路的制作方法
【专利说明】一种新型单相光伏并网发电逆变电路
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及太阳能光伏发电技术领域，具体地，涉及一种新型单相光伏并网发电逆变电路。
【背景技术】
[0003]光伏阵列铺设的面积较大，光伏阵列与大地之间相当于平行板电容器，存在寄生电容，因此光伏并网逆变电路的功率器件高频开关动作时，可能在对地寄生电容上产生高频漏电流，容易造成人们受到电击的危险。
[0004]经典的半桥逆变器由一个电容桥臂和一个功率器件桥臂组成，其电容桥臂中点与电网零线直接相连，若电容桥臂的电容相等且容量足够大，则两个电容的电压一直相等，且等于光伏阵列输出电压的一半，一直保持不变，则半桥逆变器对地寄生电容上基本不产生漏电流。但是，经典的半桥逆变器是通过双极性调制方式实现并网的，功率器件开关损耗大，交流滤波电感损耗大，造成电路效率不够高，使得光伏阵列发电量不能充分流入电网。
[0005]在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在元器件损耗大、电能损耗大和电量转换效率低等缺陷。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种新型单相光伏并网发电逆变电路，以实现元器件损耗小、电能损耗小和电量转换效率高的优点。
[0007]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种新型单相光伏并网发电逆变电路，包括光伏阵列PV，并联在所述光伏阵列PV的第一连接端和光伏阵列PV的第二连接端之间的滤波桥臂和功率控制桥臂，以及连接在所述功率控制桥臂的输出端与滤波桥臂的输出端之间的并网单元；所述滤波桥臂的输出端接地。
[0008]进一步地，所述并网单元，包括依次连接在所述功率控制桥臂的输出端与滤波桥臂的输出端之间的交流滤波电感LI和交流电网AC，以及连接在所述功率控制桥臂的输出端与滤波桥臂的输出端之间的镜像功率控制模块。
[0009]进一步地，所述镜像功率控制模块，包括依次连接在所述功率控制桥臂的输出端与滤波桥臂的输出端之间的第三功率控制模块和第四功率控制模块。
[0010]进一步地，所述第三功率控制模块，包括配合连接的第三功率开关S3和第三反并联二极管D3;所述第四功率控制模块，包括配合连接的第四功率开关S4和第四反并联二极管D4。
[0011]进一步地，所述第三功率开关S3的集电极和第三反并联二极管D3的阴极，分别与功率控制桥臂的输出端连接；第三功率开关S3的发射极和第三反并联二极管D3的阳极，分别与第四功率开关S4的发射极和第四反并联二极管D4的阳极连接；第四功率开关S4的集电极和第四反并联二极管D4的阴极，分别与滤波桥臂的输出端连接；
所述第三功率开关S3的基极和第四功率开关S4的基极，分别作为控制端，与控制信号连接。
[0012]进一步地，所述滤波桥臂，包括依次连接在所述光伏阵列PV的第一连接端和光伏阵列PV的第二连接端之间的第一直流母线滤波电容Cl和第二直流母线滤波电容C2，所述第一直流母线滤波电容Cl和第二直流母线滤波电容C2的公共端为滤波桥臂的输出端。
[0013]进一步地，所述功率控制桥臂，包括依次连接在所述光伏阵列PV的第一连接端和光伏阵列PV的第二连接端之间的第一功率控制模块和第二功率控制模块，所述第一功率控制模块和第二功率控制模块的公共端为功率控制桥臂的输出端。
[0014]进一步地，所述第一功率控制模块，包括配合连接的第一功率开关SI和第一反并联二极管Dl ;所述第二功率控制模块，包括配合连接的第二功率开关S2和第二反并联二极管D2 ;所述第一功率开关SI和第二功率开关S2的公共端为功率控制桥臂的输出端。
[0015]进一步地，所述第一功率开关SI的集电极和第一反并联二极管Dl的阴极，分别与光伏阵列PV的第一连接端连接；第一功率开关SI的发射极和第一反并联二极管Dl的阳极，分别与第二功率开关S2的集电极和第二反并联二极管D2的阴极连接；第二功率开关S2的发射极和第二反并联二极管D2的阳极，分别与光伏阵列PV的第二连接端连接；
所述第一功率开关SI的基极和第二功率开关S2的基极，分别作为控制端，与控制信号连接；所述第一功率开关SI的发射极和第二功率开关S2的集电极的公共端为功率控制桥臂的输出端。
[0016]本发明各实施例的新型单相光伏并网发电逆变电路，由于包括光伏阵列PV，并联在所述光伏阵列PV的第一连接端和光伏阵列PV的第二连接端之间的滤波桥臂和功率控制桥臂，以及连接在所述功率控制桥臂的输出端与滤波桥臂的输出端之间的并网单元；所述滤波桥臂的输出端接地；从而可以克服现有技术中元器件损耗大、电能损耗大和电量转换效率低的缺陷，以实现元器件损耗小、电能损耗小和电量转换效率高的优点。
[0017]本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
[0018]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0019]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1为本发明的新型单相光伏并网发电逆变电路的连接图；
图2为本发明中电网电压正半周期间，功率开关SI开通时光伏阵列所发电能注入电网的电流回路图；
图3为本发明中电网电压正半周期间，功率开关SI关断时续流回路图；
图4为本发明中电网电压负半周期间，功率开关S2开通时光伏阵列所发电能注入电网的电流回路图；
图5为本发明中电网电压负半周期间，功率开关S2关断时续流回路图；
图6为本发明中各个功率开关的控制波形图，其中，(a)为AC电网电压的控制波形图，(b)为功率开关S4控制信号的控制波形图，(c)为功率开关S3控制信号的控制波形图，Cd)为功率开关SI控制信号的控制波形图，Ce)为功率开关S2控制信号的控制波形图。
[0020]结合附图，本发明实施例中附图标记如下:
PV指光伏阵列，Cl、C2为直流母线滤波电容，S1、S2、S3、S4为功率开关，Dl为功率开关SI内部的反并联二极管，D2为功率开关S2内部的反并联二极管，D3为功率开关S3内部的反并联二极管，D4为功率开关S4内部的反并联二极管，LI为交流滤波电感，AC是交流电网，I是功率开关S1、S2组成的桥臂输出端，2是直流母线滤波电容Cl、C2组成的桥臂输出端。
【具体实施方式】
[0021]以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0022]为了解决现有技术中经典的半桥逆变器采用双极性调制所带来的问题，根据本发明实施例，如图1-图5所示，提供了一种新型单相光伏并网发电逆变电路，即采用单极性调制的新型单相光伏并网发电逆变电路。
[0023]本发明的技术方案，既可以减小对地寄生电容的漏电流，也可以实现高效的能量变换功能，提高系统的发电效率。
[0024]如图1所示，本发明技术方案采用的一种新型单相光伏并网发电逆变电路，包括光伏阵列PV，并联在光伏阵列PV的第一连接端和光伏阵列PV的第二连接端之间的滤波桥臂和功率控制桥臂，以及连接在功率控制桥臂的输出端与滤波桥臂的输出端之间的并网单元；滤波桥臂的输出端接地。
[0025]在上述实施例中，上述并网单元，包括依次连接在功率控制桥臂的输出端与滤波桥臂的输出端之间的交流滤波电感LI和交流电网AC，以及连接在功率控制桥臂的输出端与滤波桥臂的输出端之间的镜像功率控制模块。
[0026]这里，镜像功率控制模块，包括依次连接在功率控制桥臂的输出端与滤波桥臂的输出端之间的第三功率控制模块和第四功率控制模块。第三功率控制模块，包括配合连接的第三功率开关S3和第三反并联二极管D3 ;第四功率控制模块，包括配合连接的第四功率开关S4和第四反并联二极管D4。第三功率开关S3的集电极和第三反并联二极管D3的阴极，分别与功率控制桥臂的输出端连接；第三功率开关S3的发射极和第三反并联二极管D3的阳极，分别与第四功率开关S4的发射极和第四反并联二极管D4的阳极连接；第四功率开关S4的集电极和第四反并联二极管D4的阴极，分别与滤波桥臂的输出端连接；第三功率开关S3的基极和第四功率开关S4的基极，分别作为控制端，与控制信号连接。
[0027]在上述实施例中，滤波桥臂，包括依次连接在光伏阵列PV的第一连接端和光伏阵列PV的第二连接端之间的第一直流母线滤波电容Cl和第二直流母线滤波电容C2，第一直流母线滤波电容Cl和第二直流母线滤波电容C2的公共端为滤波桥臂的输出端。
[0028]在上述实施例中，功率控制桥臂，包括依次连接在光伏阵列PV的第一连接端和光伏阵列PV的第二连接端之间的第一功率控制模块和第二功率控制模块，第一功率控制模块和第二功率控制模块的公共端为功率控制桥臂的输出端。第一功率控制模块，包括配合连接的第一功率开关SI和第一反并联二极管Dl ;第二功率控制模块，包括配合连接的第二功率开关S2和第二反并联二极管D2 ;第一功率开关SI和第二功率开关S2的公共端为功率控制桥臂的