[发明专利]光伏逆变器和光伏系统

说明书

本申请提供了一种光伏逆变器，该光伏逆变器中包括逆变功率变换单元、储能单元、采样控制单元和母线电容缓启单元，储能单元通过第一功率开关管连接直流电源连接端，通过逆变功率变换单元和第二功率开关管连接交流电源连接端，储能单元由至少一个母线电容串联组成。母线电容缓启单元的输出端与母线电容并联，输入端耦合至直流电源连接端和/或交流电源连接端，用于在直流电源连接端连接直流电源和/或交流电源连接端连接交流电网时，基于直流电源或交流电网的电压输入为母线电容充电。采样控制单元用于在检测到储能单元的两端电压达到目标电压时，关闭母线电容缓启单元并导通第一功率开关管和/或第二功率开关管，可实现母线电容缓启动。

技术领域

本申请涉及电子电力技术领域，尤其涉及一种光伏逆变器和光伏系统。

背景技术

光伏系统是一种利用光伏太阳能板的光伏效应将太阳光辐射能转换为电能以供市电电网使用的新型发电系统。在光伏系统中，光伏逆变器可以将光伏太阳能板产生的可变直流电压转换为市电频率的交流电，并向市电电网输出该交流电以供市电电网使用。在光伏系统中，光伏逆变器(母线电容较大的电子电力功率模块)的母线电容(简称母线电容)是连接在直流电源(用于输出直流输入电压)的正级和负级之间的大电容，主要用于储能。如图1，通常在母线电容需要接入直流电源的正极和负极之间时，光伏系统中直流电源已经建立(比如光伏系统中提供直流输入电压的电路已经搭建完成)，此时母线电容的两端电压为零，母线电容直接接入会使得直流电源被短路从而产生大电流，导致光伏系统出现过流故障或者器件损坏等故障。同理，在光伏逆变器并入交流电网时，若光伏逆变器的母线电容的两端电压为零，交流电网也会被短路，从而产生大电流导致光伏系统出现故障。

本申请的发明人在研究和实践过程中发现，为了克服电子电力功率模块的母线电容直接接入光伏系统时引起光伏系统故障的问题，如图2所示，现有技术是在光伏系统的直流电源和电子电力功率模块(比如光伏逆变器)的母线电容之间的主开关K1上并联一个限流电阻R和开关K2，并在母线电容接入光伏系统时闭合K2并断开K1，以通过直流电源为母线电容充电，直至母线电容的两端电压达到期望电压时，闭合K1并断开K2，以使光伏系统开始工作。然而，在图2所示的光伏系统中，随着直流电源的输入电压升高，R和K2所需要承受的电压差越来越大；随着系统功率的上升和母线电容的增大，R和K2的承受功率也越来越大，从而使得R和K2的选择难度也随着增大，导致系统实现难度增大，适用性差。

发明内容

本申请提供了一种光伏逆变器和光伏系统，可提高光伏逆变器的母线电容的两端电压的控制灵活性，实现母线电容的缓启动，增强光伏逆变器的电路稳定性，操作简单，适用性高。

第一方面，本申请提供了一种光伏逆变器，该光伏逆变器中包括逆变功率变换单元、储能单元、采样控制单元和母线电容缓启单元，其中该储能单元的一端通过第一功率开关管连接直流电源连接端，储能单元的另一端通过逆变功率变换单元和第二功率开关管连接交流电源连接端。其中，第一功率开关管为直流侧主功率开关管，第一功率开关管可以是继电器也可以是直流接触器，第二功率开关管为交流侧主功率开关管，第二功率开关管可以是继电器也可以是交流接触器，也可以是绝缘栅双极型晶体管或者金属氧化物半导体场效应晶体管(等。这里，第一功率开关管和第二功率开关管默认为关断状态。储能单元可以由至少一个母线电容串联组成，换句话说，储能单元可以是一个母线电容，可以是多个母线电容串联得到。母线电容缓启单元的输出端与储能单元的至少一个母线电容并联，母线电容缓启单元的输入端耦合至直流电源连接端和/或交流电源连接端。母线电容缓启单元用于在直流电源连接端连接直流电源和/或交流电源连接端连接交流电网时，基于直流电源或者交流电网的电压输入为储能单元的母线电容充电。采样控制单元分别与第一功率开关管、第二功率开关管、储能单元和母线电容缓启单元耦合，采样控制单元用于在检测到储能单元的两端电压达到目标电压时，关闭母线电容缓启单元并导通第一功率开关管和/或第二功率开关管，以通过直流电源或者交流电网为储能单元中的母线电容充电。