[发明专利]一种新型单相光伏并网发电逆变电路

摘要

本发明公开了一种新型单相光伏并网发电逆变电路，包括光伏阵列PV，并联在所述光伏阵列PV的第一连接端和光伏阵列PV的第二连接端之间的滤波桥臂和功率控制桥臂，以及连接在所述功率控制桥臂的输出端与滤波桥臂的输出端之间的并网单元；所述滤波桥臂的输出端接地。本发明所述新型单相光伏并网发电逆变电路，可以克服现有技术中元器件损耗大、电能损耗大和电量转换效率低等缺陷，以实现元器件损耗小、电能损耗小和电量转换效率高的优点。

主权项

1.一种新型单相光伏并网发电逆变电路，其特征在于，包括光伏阵列PV，并联在所述光伏阵列PV的第一连接端和光伏阵列PV的第二连接端之间的滤波桥臂和功率控制桥臂，以及连接在所述功率控制桥臂的输出端与滤波桥臂的输出端之间的并网单元；所述滤波桥臂的输出端接地；所述并网单元，包括依次连接在所述功率控制桥臂的输出端与滤波桥臂的输出端之间的交流滤波电感L1和交流电网AC，以及连接在所述功率控制桥臂的输出端与滤波桥臂的输出端之间的镜像功率控制模块；所述滤波桥臂，包括依次连接在所述光伏阵列PV的第一连接端和光伏阵列PV的第二连接端之间的第一直流母线滤波电容C1和第二直流母线滤波电容C2，所述第一直流母线滤波电容C1和第二直流母线滤波电容C2的公共端为滤波桥臂的输出端；所述功率控制桥臂，包括依次连接在所述光伏阵列PV的第一连接端和光伏阵列PV的第二连接端之间的第一功率控制模块和第二功率控制模块，所述第一功率控制模块和第二功率控制模块的公共端为功率控制桥臂的输出端；所述镜像功率控制模块，包括依次连接在所述功率控制桥臂的输出端与滤波桥臂的输出端之间的第三功率控制模块和第四功率控制模块；所述第三功率控制模块，包括配合连接的第三功率开关S3和第三反并联二极管D3；所述第四功率控制模块，包括配合连接的第四功率开关S4和第四反并联二极管D4；所述第三功率开关S3的集电极和第三反并联二极管D3的阴极，分别与功率控制桥臂的输出端连接；第三功率开关S3的发射极和第三反并联二极管D3的阳极，分别与第四功率开关S4的发射极和第四反并联二极管D4的阳极连接；第四功率开关S4的集电极和第四反并联二极管D4的阴极，分别与滤波桥臂的输出端连接；所述第三功率开关S3的基极和第四功率开关S4的基极，分别作为控制端，与控制信号连接；所述第一功率控制模块，包括配合连接的第一功率开关S1和第一反并联二极管D1；所述第二功率控制模块，包括配合连接的第二功率开关S2和第二反并联二极管D2；所述第一功率开关S1和第二功率开关S2的公共端为功率控制桥臂的输出端；所述第一功率开关S1的集电极和第一反并联二极管D1的阴极，分别与光伏阵列PV的第一连接端连接；第一功率开关S1的发射极和第一反并联二极管D1的阳极，分别与第二功率开关S2的集电极和第二反并联二极管D2的阴极连接；第二功率开关S2的发射极和第二反并联二极管D2的阳极，分别与光伏阵列PV的第二连接端连接；所述第一功率开关S1的基极和第二功率开关S2的基极，分别作为控制端，与控制信号连接；所述第一功率开关S1的发射极和第二功率开关S2的集电极的公共端为功率控制桥臂的输出端；在该光伏逆变电路实现单位功率因数并网发电的条件下，其工作原理是：1)电网电压正半周时，第四功率开关S4一直导通，第二功率开关S2、第三功率开关S3一直关断，第一功率开关S1以正弦脉冲宽度调制(SPWM)方式进行高频开通与关断；当第一功率开关S1开通时，光伏阵列PV产生的电能通过第一功率开关S1、交流滤波电感L1、直流母线滤波电容C2注入交流电网AC；此时滤波桥臂的输出端和交流电网AC的零线相连，也与直流母线滤波电容C2的正端相连；功率开关S1、S2组成的功率控制桥臂的输出端与光伏阵列PV输出电压正端相连；产生对地寄生电容的漏电流对应的共模电压等于直流母线滤波电容C2上的电压，由于C1、C2容量很大，等于光伏阵列PV输出电压的一半，所以此时共模电压基本保持不变；当作用在对地寄生电容上的电压是直流电压时，则对地寄生电容上不会产生漏电流；当第一功率开关S1关断时，交流滤波电感电流通过交流滤波电感L1、第四功率开关S4、第三反并联二极管D3、交流电网AC进行续流，因此功率开关S1、S2组成的功率控制桥臂的输出端和滤波桥臂的输出端的电压相等，都被箝位在光伏阵列输出电压的一半；所以此时共模电压也等于光伏阵列PV输出电压的一半；2)电网电压负半周时，第三功率开关S3一直导通，第一功率开关S1、第四功率开关S4一直关断，功率开关S2以SPWM方式进行开通与关断；当第二功率开关S2开通时，光伏阵列PV产生的电能通过直流母线滤波电容C1、第二功率开关S2、交流滤波电感L1注入交流电网AC；此时滤波桥臂的输出端和交流电网AC的零线相连，也与直流母线滤波电容C2的正端相连；功率控制桥臂的输出端与光伏阵列PV输出电压负端相连；产生对地寄生电容的漏电流对应的共模电压等于直流母线滤波电容C2上的电压，由于C1、C2容量很大，等于光伏阵列PV输出电压的一半，所以此时共模电压基本保持不变；当作用在对地寄生电容上的电压是直流电压时，则对地寄生电容上不会产生漏电流；当第二功率开关S2关断时，交流滤波电感电流通过交流滤波电感L1、第三功率开关S3、第四反并联二极管D4、交流电网AC进行续流，因此功率控制桥臂的输出端和滤波桥臂的输出端的电压被箝位在光伏阵列输出电压的一半。