[发明专利]基于高频桥臂的双向光伏逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及光伏发电逆变技术，是一种基于高频桥臂的双向光伏逆变器。

背景技术

随着世界能源短缺问题的日益严重，能源问题已经成为二十一世纪人类面临的重大基本问题，清洁的可再生能源的发展和应用越来越受到世界各国的广泛关注。近年来，光伏发电技术得到了持续的发展，光伏并网发电已经成为利用太阳能的主要方式之一。而无变压器式光伏逆变器以它的体积小、重量轻、效率高越来越受到全世界的追捧，出现了很多无变压器式逆变器结构。

如图1所示，现有的典型桥臂结构为电力电子电路基本结构单元P-cell桥臂和N-cell桥臂，这两种桥臂均由一个全控开关和不控开关构成，电流方向流出为P-cell桥臂，方向流入为N-cell桥臂。目前利用的较多的无变压器式逆变器拓扑结构有传统H桥、德国SMA公司提出的H5结构、德国SUNWAYS公司提出的HERIC结构等。现有的这些结构存在的问题：1、直通问题，需要设置死区时间，降低了系统效率；2、电流波纹较大，所需电感的电感值和体积都较大；3、不能完全使用高频开关，系统频率得不到提高；4、电路不能实现功率双向控制；5、电路不能简单的扩大容量；6、电路不能很好的工作在DCM状态。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种基于高频桥臂和逆变器拓扑结构为一体的双向光伏逆变器，其体积小，能够避免直通问题和有效的抑制电流泄露，提高系统频率，实现功率双向控制，且易扩大容量。 

本发明的目的是由以下技术方案来实现的：一种基于高频桥臂的双向光伏逆变器，其特征是，它包括至少一个正向高频N-cell桥臂、至少一个反向高频N-cell桥臂和两个工频P-cell桥臂并联，每个正向高频N-cell桥臂均连接一个电感作为电源正极输出端，每个反向高频N-cell桥臂均连接一个电感作为电源负极输出端。

所述的每个正向高频N-cell桥臂和每个反向高频N-cell桥臂均由二极管和可控开关串联组成。

所述的可控开关为金属氧化物半导体场效应管。

所述的工频P-cell桥臂由二极管和工频开关串联组成。

所述的工频开关为绝缘栅双极型晶体管。

本发明的一种基于高频桥臂的双向光伏逆变器，由于采用P-Cell和N-Cell基本结构单元构成，各个高频开关采取移相调制，达到减小电流波纹、减小电感体积、减小开关损耗，提高系统效率，同时还可以扩大容量；逆变器有两种工作模式，分别是光伏模式，即逆变模式和储能模式，即整流模式，工频P-cell桥臂的工频开关控制逆变电路工作在电压正半波还是电压负半波；高频N-cell桥臂的高频开关为两两交错调制，可以减小总电流波纹大小。其体积小，能够避免直通问题和有效的抑制电流泄露，提高系统频率，实现功率双向控制，且易扩大容量，同时电路还能很好的工作在DCM状态。

附图说明

图1为现有技术的单元P-cell桥臂和N-cell桥臂结构示意图；

图2为本发明的P-Cell桥臂和高频N-Cell桥臂结构示意图；

图3为本发明的双向光伏逆变器拓扑结构示意图；

图4为图3中光伏模式下第一种工作状态拓扑结构示意图；

图5为图3中光伏模式下第二种工作状态拓扑结构示意图；

图6为图3中光伏模式下第三种工作状态拓扑结构示意图；

图7为图3中光伏模式下第四种工作状态拓扑结构示意图；

图8为图3中储能模式下第一种工作状态拓扑结构示意图；

图9为图3中储能模式下第二种工作状态拓扑结构示意图；

图10为图3中储能模式下第三种工作状态拓扑结构示意图；

图11为图3中储能模式下第四种工作状态拓扑结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。