[发明专利]一种微型逆变器及其控制方法

说明书

一种微型逆变器，包括，多个前级DC/DC变换电路，所述前级DC/DC变换电路的输入端与各自的光伏电池组件连接，多个所述前级DC/DC变换电路的输出端与第一直流母线并联，所述前级DC/DC变换电路控制所述光伏电池组件的输出电压；后级DC/DC变换电路，其输入端与所述第一直流母线并联，其输出端与第二直流母线并联，所述后级DC/DC变换电路控制所述第一直流母线的电压；DC/AC变换电路，其输入端与所述第二直流母线并联，将所述第二直流母线输出的直流电逆变为交流电。本发明的微型逆变器减少了隔离变压器的数量，可以达到更高的功率密度；基于多路Boost电路可以更有效的提高光伏电池最大功率点追踪的效率，提高光伏电池的发电效率。

技术领域

本发明属于逆变器技术领域，具体涉及微型逆变器。

背景技术

光伏发电系统是利用半导体材料的光伏效应，将太阳辐射能转化为电能的一种发电系统。光伏发电系统的能量来源于取之不尽、用之不竭的太阳能，是一种清洁、安全和可再生的能源。

微型逆变器，一般指的是光伏发电系统中的功率较小、具组件级MPPT的逆变器，全称是微型光伏并网逆变器。“微型”是相对于集中式逆变器而言的。集中式逆变器是将所有的光伏电池组件在阳光照射下生成的直流电全部串并联在一起，再通过一个逆变器将直流电逆变成交流电接入电网；微型逆变器则对每块光伏电池组件进行单独控制。其优点是可以对每块光伏电池组件进行独立的MPPT控制，能够大幅提高整体发电效率，同时也可以避免集中式逆变器具有的直流高压、弱光效应差、木桶效应等。

可以同时连接多个光伏电池组件的光伏微型逆变器，可以保证每个光伏组件单独实现最大功率点跟踪的功能，再通过一个逆变器将所有光伏电池组件的能量转变为交流电接入电网。相比于只能连接单个光伏电池组件的微型逆变器，具有转换效率更高、成本更低、体积更小、功率密度更大等优点。

已知技术中，可以同时连接多个光伏电池组件的光伏微型逆变器，通常为两级的拓扑结构。

第一级是为与单个光伏电池组件连接的DC-DC升压电路，兼具MPPT功能，其输出连接至直流母线。由于单个光伏电池组件的电压最大一般不超过60V，因此该级电路通常为带有变压器的隔离型DC-DC升压电路，以实现10到50倍的直流升压比。所述隔离型DC-DC升压电路例如采用交错并联反激变换电路(Flyback)方案，单个反激变换电路(Flyback)的最大功率难以超过300瓦，因而采用交错并联反激变换电路(Flyback)的方式提高功率等级至600瓦。当光伏输入功率低时，只有一个反激变换电路(Flyback)工作，功率高时两个反激变换电路(Flyback)工作，工作在交错并联模式，以提高效率。

第二级是并网逆变电路，其将直流母线的直流电转变为交流电并接入电网。由于微型逆变器的功率一般很小，因此该级电路通常为临界导通模式(critical-conductionmode，CRM)逆变电路，以提高转换效率。

上述可连接多路光伏组件的光伏微型逆变器的传统拓扑结构，有以下几个缺点：

第一，不同型号的光伏电池组件最大功率点电压不同，一般在30V至50V之间，而对于隔离型DC-DC升压电路，难以在不同升压比的情况下保证电路始终工作在高转换效率区间；

第二，不同型号的光伏电池组件最大功率范围在200瓦至800瓦之间，对于单个隔离型DC-DC升压电路，难以确保在不同功率段都工作在最大转化效率区间，对于连接了不同型号光伏电池组件的微型逆变器来说，难以保证实现系统效率最优。

第三，准谐振逆变电路适用于1000瓦以内的小功率范围，功率等级不能超过2000瓦，如果功率等级过高，准谐振逆变电路会有难以控制并网电流谐波失真率、并网电感体积过大，成本过高等问题。这些缺点已经限制了微型逆变器提升功率等级的发展趋势。