[发明专利]单相无变压器隔离型Z源光伏并网逆变器及调制方法

摘要

单相无变压器隔离型Z源光伏并网逆变器及调制方法，涉及光伏并网逆变器技术领域。本发明是为了解决传统的Z源逆变器应用到光伏并网系统中，使并网效率低并且产生共模电流大的问题。本发明包括一号快恢复二极管D₁、二号快恢复二极管D₂、一号电解电容C_Z1、二号电解电容C_Z2、三号电解电容C_PV、一号开关管S₁、二号开关管S₂、三号开关管S₃、四号开关管S₄、五号开关管S₅、第三电感L_Z1和第四电感L_Z2，电网电压调制所述的单相无变压器隔离型Z源光伏并网逆变器在正负半周期内均有三种开关模式。它可用在光伏并网系统中。

主权项

单相无变压器隔离型Z源光伏并网逆变器，它包括光伏阵列模块U_PV、第一电感L_ac1、第二电感L_ac2和电网u_g，其特征在于，它还包括一号快恢复二极管D₁、二号快恢复二极管D₂、一号电解电容C_Z1、二号电解电容C_Z2、三号电解电容C_PV、一号开关管S₁、二号开关管S₂、三号开关管S₃、四号开关管S₄、五号开关管S₅、第三电感L_Z1和第四电感L_Z2，所述光伏阵列模块U_PV的正极输出端同时连接一号快恢复二极管D₁的阳极和三号电解电容C_PV的正极，一号快恢复二极管D₁的阴极同时连接一号电解电容C_Z1的正极和第三电感L_Z1的一端，第三电感L_Z1的另一端同时连接二号电解电容C_Z2的正极和五号开关管S₅的集电极，五号开关管S₅的发射极同时连接一号开关管S₁的集电极和三号开关管S₃的集电极，一号开关管S₁的发射极同时连接二号开关管S₂的集电极和第一电感L_ac1的一端，三号开关管S₃的发射极同时连接四号开关管S₄的集电极和第二电感L_ac2的一端，第一电感L_ac1的另一端连接电网u_g的一端，电网u_g的另一端连接第二电感L_ac2的另一端，一号电解电容C_Z1的负极同时连接第四电感L_Z2的一端、二号开关管S₂的发射极和四号开关管S₄的发射极，第四电感L_Z2的另一端同时连接二号电解电容C_Z2的负极和二号快恢复二极管D₂的阳极，二号快恢复二极管D₂的阴极同时连接三号电解电容C_PV的负极和光伏阵列模块U_PV的负极输出端；在电网电压为正半周期时，三号开关管S₃的开关状态由调制比为M的正弦参考信号与三角载波调制产生的信号进行控制，四号开关管S₄的开关状态在与三号开关管S₃互补导通的基础上增加了直通时间，五号开关管S₅的开关状态与四号开关管S₄同步；在电网电压为负半周期时，一号开关管S₁的开关状态由调制比为M的正弦参考信号与三角载波调制产生的信号进行控制，二号开关管S₂的开关状态在与一号开关管S₁互补导通的基础上增加了直通时间，五号开关管S₅的开关状态与二号开关管S₂同步；直通状态，一号快恢复二极管D1和二号快恢复二极管D2能够阻断光伏阵列与Z源逆变器，使得共模电容电压无放电通路，因此，使得逆变器拓扑结构的共模电流很小，电网电压为正半周期时在零状态S_1,2,3,4,5＝{1 0 1 0 0}，所述一号快恢复二极管D₁、二号快恢复二极管D₂和一号开关管S₁导通，二号开关管S₂、四号开关管S₄和五号开关管S₅关断，其中，三号二极管S₃反并联二极管导通，一号电解电容C_Z1和二号电解电容C_Z2充电，第三电感L_Z1和第四电感L_Z2释放能量，电感电流i_L1和i_L2下降；电网电压为正半周期时在直通状态S_1,2,3,4,5＝{1 0 1 1 1}，所述一号开关管S₁、三号开关管S₃、四号开关管S₄和五号开关管S₅导通，一号快恢复二极管D₁、二号快恢复二极管D₂和二号开关管S₂关断，其中，三号开关管S₃反并联二极管导通，一号电解电容C_Z1和二号电解电容C_Z2放电，第三电感L_Z1和第四电感L_Z2从一号电解电容C_Z1和二号电解电容C_Z2获得能量；电网电压为正半周期时在有效状态S_1,2,3,4,5＝{1 0 0 1 1}，所述一号快恢复二极管D₁、二号快恢复二极管D₂、一号开关管S₁、四号开关管S₄和五号开关管S₅导通，二号开关管S₂和三号开关管S₃关断，一号电解电容C_Z1和二号电解电容C_Z2充电，第三电感L_Z1和第四电感L_Z2释放能量，电感电流i_L1和i_L2下降；电网电压为负半周期时在零状态S_1,2,3,4,5＝{1 0 1 0 0}，所述一号快恢复二极管D₁、二号快恢复二极管D₂和三号开关管S₃导通，二号开关管S₂、四号开关管S₄和五号开关管S₅关断，其中，一号开关管S₁反并联的二极管导通，一号电解电容C_Z1和二号电解电容C_Z2充电，第三电感L_Z1和第四电感L_Z2释放能量，电感电流i_L1和i_L2下降；电网电压为负半周期时在直通状态S_1,2,3,4,5＝{1 1 1 0 1}，所述一号开关管S₁、二号开关管S₂、三号开关管S₃和五号开关管S₅导通，一号快恢复二极管D₁、二号快恢复二极管D₂和四号开关管S₄关断，其中，一号二极管S₁反并联的二极管导通，一号电解电容C_Z1和二号电解电容C_Z2放电，第三电感L_Z1和第四电感L_Z2从一号电解电容C_Z1和二号电解电容C_Z2获得能量；电网电压为负半周期时在有效状态S_1,2,3,4,5＝{0 1 1 0 1}，所述一号快恢复二极管D₁、二号快恢复二极管D₂、二号开关管S₂、三号开关管S₃和五号开关管S₅导通，一号开关管S₁和四号开关管S₄关断，一号电解电容C_Z1和二号电解电容C_Z2充电，第三电感L_Z1和第四电感L_Z2释放能量，电感电流i_L1和i_L2下降。