H5‑D型非隔离光伏并网逆变器及其调制方法技术

本发明专利技术公开了一种H5‑D型非隔离光伏并网逆变器及其调制方法，逆变器包括光伏电池，光伏电池的两端并联有输入滤波电容，光伏电池的两端与H5型逆变环节连接，输入滤波电容与H5型逆变环节之间还连接有中点钳位开关，H5型逆变环节通过滤波器与电网连接。本发明专利技术具有如下优点：由五个开关管和一个二极管构成，能够保证共模电压恒定，具有较好的共模电流抑制效果，在单极SPWM调制下其中两个开关管工作在工频状态，较大地降低了成本和损耗，且工作在高频的开关管不需要设置死区，有利于降低并网电流谐波含量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光伏发电逆变领域，具体涉及一种H5-D型非隔离光伏并网逆变器及其调制方法。
技术介绍
人类对环境问题的认识日益提升以及能源危机的步步逼近加快了对新能源的探索步伐及利用技术的发展，在此背景下，太阳能发电技术得到了迅速的发展。作为太阳能发电系统的核心装置光伏并网逆变器理所当然成为了关键技术，然而常用的带变压器隔离型光伏逆变器由于体积大、成本高、效率低等缺点在中小功率场合的适用度并不高。无变压器非隔离型光伏并网逆变器因其成本低、体积小、效率高等优点被广泛用于单相并网光伏发电系统。但是，由于系统没有电气隔离光伏阵列会通过对地寄生电容形成一个电流通路，从而产生共模电流，它会增加系统损耗，降低并网电流质量以及带来严重的电磁干扰问题和人身安全问题。为解决光伏阵列对地电容产生的共模电流问题，近年来提出了一些特殊逆变器拓扑包括H5、HERIC和H6等，其中H5拓扑在抑制共模电流时，其续流期间存在电位不平衡问题，共模电压产生高频波动，降低了共模电流的抑制效果。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决上述技术问题之一。为此，本专利技术的第一个目的在于提出一种H5-D型非隔离光伏并网逆变器。本专利技术的第二个目的在于提出一种H5-D型非隔离光伏并网逆变器的调制方法。为了实现上述目的，本专利技术的实施例公开了一种H5-D型非隔离光伏并网逆变器，包括光伏电池(PV)，光伏电池(PV)的两端并联有输入滤波电容(1)，光伏电池(PV)的两端与H5型逆变环节(3)连接，输入滤波电容(1)与H5型逆变环节(3)之间还连接有中点钳位开关(2)，H5型逆变环节(3)通过滤波器(4)与电网(Vgrid)连接。根据本专利技术实施例的H5-D型非隔离光伏并网逆变器，由五个开关管和一个二极管构成，能够保证共模电压恒定，具有较好的共模电流抑制效果，在单极SPWM调制下其中两个开关管工作在工频状态，较大地降低了成本和损耗，且工作在高频的开关管不需要设置死区，有利于降低并网电流谐波含量。另外，根据本专利技术上述实施例的H5-D型非隔离光伏并网逆变器，还可以具有如下附加的技术特征：进一步地，所述输入滤波电容(1)包括相互串联的第一滤波电容(C1)和第二滤波电容(C2)；所述H5型逆变环节(3)包括第一开关管(S1)、第二开关管(S2)、第三开关管(S3)、第四开关管(S4)和第五开关管(S5)，第一开关管(S1)和第三开关管(S3)的漏极与光伏电池(PV)的正极连接，第二开关管(S2)和第四开关管(S4)的源极与第五开关管(S5)的漏极连接，第五开关管的源极与光伏电池(PV)的负极连接，第一开关管(S1)的源极与第二开关管(S2)的漏极连接，第三开关管(S3)的源极与第四开关管(S4)的漏极连接；所述中点钳位开关(2)为二极管(VD1)，二极管(VD1)的正极与第二开关管(S2)和第四开关管(S4)的源极以及第五开关管(S5)的漏极连接，二极管(VD1)的负极与第一滤波电容(C1)和第二滤波电容(C2)的中点连接；所述滤波器(4)包括第一滤波电感(L1)和第二滤波电感(L2)，第一滤波电感(L1)的一端与第一开关管(S1)的源极和第二开关管(S2)的漏极之间的节点连接，另一端与电网(Vgrid)连接，第二滤波电感(L2)的一端与第三开关管(S3)的源极和第四开关管(S4)的漏极之间的节点连接，另一端与电网(Vgrid)连接。为了实现上述目的，本专利技术的实施例公开了一种H5-D型非隔离光伏并网逆变器的调制方法，其特征在于，包括以下步骤：模态(t0-t1)：光伏电池(PV)向电网(Vgrid)传输功率，第一开关管(S1)、第四开关管(S4)和第五开关管(S5)开通，第二开关管(S2)和第三开关管(S3)断开；模态(t1-t2)：第一开关管(S1)、第二开关管(S2)、第三开关管(S3)和第五开关管(S5)断开，第四开关管(S4)开通；模态(t2-t3)：第二开关管(S2)、第三开关管(S3)和第五开关管(S5)开通，第一开关管(S1)和第四开关管(S4)断开；模态(t3-t4)：第二开关管(S2)开通，第一开关管(S1)、第三开关管(S3)、第四开关管(S4)和第五开关管(S5)断开；其中，模态(t0-t1)、模态(t1-t2)、模态(t2-t3)和模态(t3-t4)组成一个调制周期。根据本专利技术实施例的H5-D型非隔离光伏并网逆变器的调制方法，由五个开关管和一个二极管构成H5-D型非隔离光伏并网逆变器，能够保证共模电压恒定，具有较好的共模电流抑制效果，在单极SPWM调制下其中两个开关管工作在工频状态，较大地降低了成本和损耗，且工作在高频的开关管不需要设置死区，有利于降低并网电流谐波含量。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本专利技术一个实施例的H5-D型非隔离光伏并网逆变器的电路示意图；图2是本专利技术一个实施例的H5-D型非隔离光伏并网逆变器的调制方法示意图；图3是本专利技术一个实施例的H5-D型非隔离光伏并网逆变器的调制方法在一个周期内的调制示意图；图4(a)-4(d)是本专利技术一个实施例的H5-D型非隔离光伏并网逆变器在一个调制周期内的工作状态示意图；图5(a)-5(b)是本专利技术一个实施例的H5-D型非隔离光伏并网逆变器仿真结果波形示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种H5‑D型非隔离光伏并网逆变器，其特征在于，包括光伏电池(PV)，光伏电池(PV)的两端并联有输入滤波电容(1)，光伏电池(PV)的两端与H5型逆变环节(3)连接，输入滤波电容(1)与H5型逆变环节(3)之间还连接有中点钳位开关(2)，H5型逆变环节(3)通过滤波器(4)与电网(Vgrid)连接。

【技术特征摘要】
1.一种H5-D型非隔离光伏并网逆变器，其特征在于，包括光伏电池(PV)，
光伏电池(PV)的两端并联有输入滤波电容(1)，光伏电池(PV)的两端与H5型逆
变环节(3)连接，输入滤波电容(1)与H5型逆变环节(3)之间还连接有中点钳位开
关(2)，H5型逆变环节(3)通过滤波器(4)与电网(Vgrid)连接。
2.根据权利要求1所述的H5-D型非隔离光伏并网逆变器，其特征在于，
所述输入滤波电容(1)包括相互串联的第一滤波电容(C1)和第二滤波电容
(C2)；
所述H5型逆变环节(3)包括第一开关管(S1)、第二开关管(S2)、第三
开关管(S3)、第四开关管(S4)和第五开关管(S5)，第一开关管(S1)和第
三开关管(S3)的漏极与光伏电池(PV)的正极连接，第二开关管(S2)和第
四开关管(S4)的源极与第五开关管(S5)的漏极连接，第五开关管的源极与
光伏电池(PV)的负极连接，第一开关管(S1)的源极与第二开关管(S2)的
漏极连接，第三开关管(S3)的源极与第四开关管(S4)的漏极连接；
所述中点钳位开关(2)为二极管(VD1)，二极管(VD1)的正极与第二
开关管(S2)和第四开关管(S4)的源极以及第五开关管(S5)的漏极连接，
二极管(VD1)的负极与第一滤波电容(C1)和第二滤波电容(C2)的中点连
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李虹，曾洋斌，杨志昌，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11