本发明专利技术公开了一种单级升压逆变器非隔离光伏并网发电系统，引入耦合电感无源网络将逆变器的主电路与电源耦合，利用一级变换，实现升压功能，同时加入第四二极管，断开了有效矢量和传统零矢量状态的光伏电池端和电网侧的电气连接，因此阻断了该状态下的共模电压产生电流回路；本发明专利技术还公开了一种单级升压逆变器非隔离光伏并网发电系统的控制方法，采用相邻有效矢量合成脉宽调制+直通的控制，不采用传统零矢量，消除了传统零矢量状态向其它状态转换时的共模电压，并减小了有效矢量时的共模电压幅值。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种单级升压逆变器非隔离光伏并网发电系统，引入耦合电感无源网络将逆变器的主电路与电源耦合，利用一级变换，实现升压功能，同时加入第四二极管，断开了有效矢量和传统零矢量状态的光伏电池端和电网侧的电气连接，因此阻断了该状态下的共模电压产生电流回路；本专利技术还公开了一种单级升压逆变器非隔离光伏并网发电系统的控制方法，采用相邻有效矢量合成脉宽调制+直通的控制，不采用传统零矢量，消除了传统零矢量状态向其它状态转换时的共模电压，并减小了有效矢量时的共模电压幅值。【专利说明】
本专利技术属于电力领域，具体涉及一种。
技术介绍
应用于新能源发电场合的变换器通常使用隔离变压器，包括网侧的工频变压器或变换器前级的高频变压器，起到匹配输入、输出电压和隔离光伏模块与电网的作用。但工频变压器增加了系统的体积、重量和成本，降低了变换效率；而高频变压器与前者相比虽然大大降低了体积、重量和成本，但增加了功率变换的复杂程度。非隔离光伏并网发电系统不含有隔离变压器，具有体积、重量和成本相对较低和变换效率高的优势，但会产生新的问题。从各种关于光伏并网发电系统的标准中可知大部分的光伏电池板必须接地(IEEE Standard929 )，只有个别情况除外(DINVDE0126-l-lAutomatic Disconnection Device between a Generator and the PublicLow-voltage Grid),那么必须考虑光伏电池板对地的分布电容,该容值与大气条件和光伏电池板的面积、结构有关，约为50?150nF/kW。当去除隔离变压器后，光伏电池板和电网有电气连接，分布电容与光伏电池板、交流侧滤波器和电网阻抗等形成谐振回路，桥臂功率管开关产生的高频电压会在该分布电容上产生容性的漏电流。系统经过效率优化后，谐振回路的阻尼很小，漏电流幅值大幅增加，带来安全隐患。且由于分布电容容值随环境条件变化，该谐振频率也不固定。根据变换器拓扑和开关调制策略的不同，漏电流会产生不同大小的电磁干扰、并网电流谐波和系统的损耗。德国标准VDE0126-1-1对漏电流做出了限制:当漏电流大于300mA超过0.3s时，必须断开电路连接。在光伏并网发电系统中，光伏电池的输出电压变化范围大，而用电负载或并网均要求分布式发电系统输出相对稳定的电压。因此，系统中的变换电路多采用带DC/DC升压变换器的电压型光伏并网逆变器，如附图1所示。其中，电压型逆变器将直流电能逆变并传输到电网，DC/DC升压变换器将光伏电池输出波动较大的电压进行稳压满足并网逆变器的交直流电压变比关系。在电压型逆变器前插入一级DC/DC升压变换器的方案，增加了系统的成本，降低了变换效率和可靠性，并且电压型逆变器本身的不足并没有克服。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:提供一种单级升压逆变器非隔离光伏并网发电系统，引入的耦合电感无源网络将逆变器的主电路与电源耦合，利用一级变换，实现升压功能，同时加入第四二极管，断开了有效矢量和传统零矢量状态的光伏电池端和电网侧的电气连接，因此阻断了该状态下的共模电压产生电流回路。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案:单级升压逆变器非隔离光伏并网发电系统，包括依次连接的储能单元、升压单元、缓冲吸收单元、逆变桥单元，所述逆变桥单元包括a、b、c三相桥臂,每相桥臂均包括两个开关管，所述储能单元包括第四电感、第三电容；所述升压单元包括第一电容，第一二极管、第四二极管、耦合电感，其中耦合电感包括第一电感、第二电感；所述缓冲吸收单元包括第二二极管、第三二极管、第二电容、第三电感；所述第一至第四电感、第一电容、第二电容均包括第一端、第二端，所述第三电容为极性电容，所述第一电感的第一端与第二电感的第一端互为同名端，所述第一电感的第二端与第二电感的第二端互为同名端；所述第四电感的第一端与光伏电源的正极连接，所述第四电感的第二端分别与第三电容的正极、第一电感的第一端连接，所述第三电容的负极分别与光伏电源的负极、第四二极管的阴极连接；所述第一电感的第二端与第一二级管的阳极连接，所述第一二极管的阴极分别与第二电感的第二端、第二电容的第一端、逆变桥单元输入端的正极连接；所述第二电感的第一端分别与第二二极管的阴极、第一电容的第一端连接；所述第二电容的第二端分别与第二二极管的阳极、第三电感的第一端连接；所述第三电感的第二端与第三二极管的阴极连接，所述第三二极管的阳极分别与第一电容的第二端、第四二极管的阳极、逆变桥单元输入端的负极连接。为了进一步减小共模电压幅值，本专利技术还提供了一种单级升压逆变器非隔离光伏并网发电系统的控制方法，具体采用的技术方案如下:单级升压逆变器非隔离光伏并网发电系统的控制方法，包括如下步骤:步骤1、通过三相正弦波信号计算零序电压信号，然后将该零序电压信号分别加入三相正弦波信号获取三相调制信号，所述三相调制信号分别为a、b、c三相调制信号；步骤2、将电压矢量空间划分为相等的6个扇区，分别为第一至第六扇区，第一扇区的相位为-30°?30°，将a、b、c三相调制信号与两个相位相反的载波信号在每个扇区内进行交截，生成与a、b、c三相桥臂相对应的控制信号，所述a、b、c三相桥臂的六个开关管依次对应在一个扇区内常通，每相桥臂上的两个开关管的开关状态相反。还包括如下步骤:步骤3、依次在每个扇区内插入直通脉冲信号，所述直通脉冲信号与常通开关信号分别在不同的扇区内，相邻两个直通脉冲信号之间相差60°。所述步骤3为:依次在每个扇区内插入直通脉冲信号，当三相调制信号中的一相与反向载波信号交截时，在该相所在扇区内插入直通脉冲信号，相邻两个直通脉冲信号之间相差60°。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果:1、引入的耦合电感无源网络将逆变器的主电路与电源耦合，利用一级变换，实现升压功能，同时为了不改变无源升压网络的特性，加入第四二极管D4后，断开了有效矢量和传统零矢量状态的光伏电池端和电网侧的电气连接，因此阻断了该状态下的共模电压产生电流回路。2、采用相邻有效矢量合成脉宽调制+直通的控制，不采用传统零矢量，消除了传统零矢量状态向其它状态转换时的共模电压，并减小了有效矢量时的共模电压幅值。3、本专利技术的三相耦合电感单级升压逆变器及其控制方法构成了三相耦合电感单级升压逆变器非隔离光伏并网发电系统。4、克服了上述传统电压型逆变器的不足，利用“直通零矢量”状态，调节其作用时间，同时通过设计耦合电感的匝比，实现逆变器输入侧直流母线电压的可控提升，从而逆变输出期望的交流电压。所谓“直通零矢量”，就是将逆变桥的上下功率管直通，控制其作用时间，使电感电流增长。当处于非直通零矢量时，电感将原先储存的能量释放使得直流母线电压提升。因“直通零矢量”在传统零矢量中插入，仍属于零矢量，对逆变器PWM输出没有影响。该升压逆变器具有更高的升压能力，能够充分利用电容的电压等级。【专利附图】【附图说明】图1为现有技术中前级带有DC/DC升压变换器的光伏并网发电系统。图2为现有技术中的单级可升压逆变器的结构图。图3为本专利技术三相耦合电感单级升压逆变器非隔离光伏并网发电系统的结构图。图4为相邻有效矢量合成脉宽调制的空间电压矢量及扇区定义。图5为加入直通零矢量的相邻有效矢本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周玉斐，黄文新，赵萍，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。