[发明专利]一种光伏并网逆变器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于一种光伏并网逆变器及其控制方法。 

背景技术

太阳能作为一种资源丰富、分布广泛的可再生能源，具有极大的开发利用潜力。光伏发电技术是实现太阳能有效利用的重要途径之一。非隔离型光伏发电系统去掉了工频隔离变压器，具有体积小，成本低和效率高的特点，具有很大市场潜力和竞争力。但是，由于非隔离型光伏发电系统和大地间存在寄生电容，光伏并网逆变器高频开关动作可能导致较大的漏电流，从而引发并网电流畸变、电磁干扰，甚至还可能对人身安全构成威胁。因此，研发具有漏电流抑制能力的光伏并网逆变器具有重要意义。 

采用单极性调制的单相全桥光伏并网逆变器具有输出电压纹波小、效率高等特点，但该方案存在较大漏电流。目前的解决漏电流的方案主要有：直流侧接地法、直流旁路法和交流旁路法等。 

直流侧接地法：该方法一般采用半桥电路，将直流侧两个电容中点接地，使得光伏系统对地寄生电容两端电压维持在直流侧电压的1/2，从而达到抑制漏电流的目的。但该方案要求直流侧电压较高，一般是全桥电路的2倍，需要较高耐压的开关器件，增加了系统成本。 

直流旁路法和交流旁路法：此类方法的核心思想是在单相全桥电路的基础上进行改进，通过加入辅助开关实现单极性调制的同时，保持系统共模电压恒定，从而达到抑制漏电流的目的。美国专利7046534提出在单相全桥电路交流侧加入辅助开关构成续流回路，在实现单极性调制的同时保证共模电压恒定。美国专利2005/0286281提出在直流侧引入辅助开关，在实现单极性调制的同时保证共模电压恒定。然而此类基于全桥电路改进的拓扑存在两个主要问题：第一，上述电路工作时，至少有2个或2个以上开关工作于高频模式，使得开关损耗较大。第二，由于上述电路结构源于全桥电路，因此同一桥臂不能直通，否则会出现过电流。而实际应用中由于电路外部或内部干扰，有可能导致同一桥臂开关驱动误动作引起桥臂直通产生过电流，影响系统可靠性。 

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种能够有效抑制漏电流的光伏并网逆变器及其控制方法。 

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种光伏并网逆变器，由直流母线、六个开关管、两个二极管和两个电感组成，直流母线的“ ”端分别与开关的集电极和开关的集电极连接，开关的发射极与开关的集电极连接，开关的发射极与开关的集电极连接，直流母线的“”端分别与开关的发射极和开关的发射极连接，开关的集电极与开关的发射极连接，开关的集电极与二极管的阴极连接，二极管的阳极和电网的“”端连接，电感并联在的发射极和二极管的阳极之间，开关的集电极与开关的发射极连接，开关的集电极与二极管的阴极连接，二极管的阳极与电网的“”端连接，电感并联在的发射极和二极管的阳极之间。 

本发明的另一方案是提供一种光伏并网逆变器的控制方法，它包括下列步骤： 

在并网电流正半周期内，开关和开关一直导通，开关、开关和开关一直关断，开关采用SPWM调制控制其导通或关断；当开关导通时，并网电流的路径为：直流母线“”端→开关→电感→电网→二极管→开关→开关→直流母线“”端→直流母线“”端；当开关关断时，并网电流的路径为：节点“b”→开关反并联二极管→电感 →电网→二极管 →开关→开关→节点“b”；

并网电流负半周期内，开关和开关一直导通，开关、开关和开关一直关断，开关采用SPWM调制控制其导通或关断；当开关导通时，并网电流的路径为：直流母线“”端→开关→电感 →电网→二极管 →开关 →开关→直流母线“”端→直流母线“”端；当开关关断时，并网电流的路径为：节点“b”→开关反并联二极管→电感 →电网→二极管 →开关→开关→节点“b”。

由于采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果是： 6个开关中，4个开关处于工频模式，2个开关处于高频模式，且任意时刻只有1个开关处于高频模式，大大降低了开关损耗，系统效率高； 该并网逆变器输出电压三电平(类似单相全桥单极性调制)，可有效减小电感体积和尺寸，减小电感电流纹波。 克服了传统单相全桥电路中桥臂直通时存在过电流的问题，该电路允许桥臂直通而不会出现过电流，可靠性高。 该拓扑及其控制方法可有效减小漏电流。 

附图说明

图1为本发明的光伏并网逆变器的电路原理图； 

图2为本发明的光伏并网逆变器开关控制逻辑；

图3为本发明工作模式1；

图4为本发明工作模式2；

图5为本发明工作模式3；

图6为本发明工作模式4。

具体实施方式