非隔离型逆变器装置及其控制方法与具有其的光伏系统制造方法及图纸

一种非隔离型逆变器装置及其控制方法与具有其的光伏系统。逆变器装置包括：直流端口，交流端口，和五个开关，第一与第五开关的第一端耦接至直流端口的第一端，第二开关的第二端与第四开关的第一端耦接至直流和交流端口的第二端，第三开关的第一端与第一开关的第二端耦接至交流端口的第一端，第三开关的第二端耦接至第四开关的第二端；第一电感，耦接于第二开关的第一端与第五开关的第二端之间；第一电容，耦接于第二开关的第一端与第四开关的第二端之间；续流元件，耦接于第三与第五开关的第二端之间；五个开关受控使得装置能够在多个工作模态之间切换并向电网传输有功或无功功率。

【技术实现步骤摘要】
非隔离型逆变器装置及其控制方法与具有其的光伏系统
本专利技术是关于一种逆变器装置，特别是关于一种非隔离型逆变器装置及其控制方法与具有其的光伏系统。
技术介绍
随着全球能源危机和环境问题的加剧，大力发展可再生清洁能源成为了世界各国的能源发展的重点。光伏发电因其资源丰富、分布广泛，已经显示出良好的发展前景。在光伏并网发电系统中，光伏并网逆变器承担着将光伏面板产生的直流电压转变成交流电压并且并入电网的角色。作为光伏面板和电网的重要接口，根据整个逆变系统中是否含有隔离变压器，光伏并网逆变器可以分为隔离型逆变器(或称为“隔离型逆变系统”)和非隔离型逆变器(或称为“非隔离型逆变系统”)。在隔离型逆变系统中，通常在直流侧安装高频变压器或在交流侧安装低频变压器。其中变压器的作用不仅对光伏面板的直流电压进行提升，也隔离了直流侧和交流侧，使两者之间不存在直通的回路。但是，变压器的存在也使得整个逆变系统损耗增大，效率降低，体积变大，成本升高。而非隔离型逆变器由于移除了直流侧或交流侧的变压器，克服了隔离型逆变系统的上述缺点，因此，得到了学术界和工业界的广泛研究。然而，由于缺少电气隔离，非隔离型逆变系统出现了可靠性、效率、最大功率跟踪、漏电流等诸多新的问题。而且，在光伏并网发电系统中，由于单块太阳能面板输出电压低，所以一般需要多块太阳能面板进行串并联来组成光伏阵列。这就需要占用很大面积的土地，并且在潮湿环境下光伏阵列对地寄生电容较大。非隔离并网逆变电路一般工作在高频状态，有可能在光伏阵列输出的直流电压上产生高频电压干扰信号，从而在光伏阵列对地寄生电容上产生高频对地漏电流(也称共模电流)，该高频漏电流不仅会带来传导和辐射干扰，增加进网电流谐波含量和系统损耗，而且会危及相关对设备和人员安全，因此共模电流的抑制一直是非隔离型光伏并网逆变器需要解决的首要问题。在现有技术中，光伏并网逆变器拓扑结构通常有半桥式和全桥式两种形式。其中，半桥式结构能够有效的控制共模电流的产生，但是由于它对直流侧的电压利用率较低，不能满足光伏并网逆变器的转化效率。全桥式拓扑结构也可有效控制共模电流，常见的有H4全桥结构、Heric全桥结构等。H4全桥结构在双极性控制条件下，光伏并网发电系统产生的共模电流也很小，但是由于它在滤波过程中电感的波动很大，从而要增加电感的阻值，这使得光伏发电系统成本进一步提高，导致光伏并网逆变器转换效率变低。Heric型拓扑，虽然能够有效地解决漏电流问题，但是其成本较高，转换效率不理想。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种非隔离型逆变器装置及其控制方法与具有其的光伏系统，以解决现有技术中的一或多个缺陷。为了实现上述目的，本专利技术提供一种非隔离型逆变器装置，其特征在于，所述逆变器装置包括：直流端口，所述直流端口包括第一端和第二端；交流端口，所述交流端口包括第一端和第二端；五个开关，包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关以及第五开关，每一所述开关具有第一端和第二端，其中，所述第一开关的第一端与所述第五开关的第一端电性耦接至所述直流端口的第一端，所述第二开关的第二端与所述第四开关的第一端电性耦接至所述直流端口的第二端和所述交流端口的第二端，所述第三开关的第一端与所述第一开关的第二端电性耦接至所述交流端口的第一端，所述第三开关的第二端电性耦接至所述第四开关的第二端；第一电感，电性耦接于所述第二开关的第一端与所述第五开关的第二端之间；第一电容，电性耦接于所述第二开关的第一端与所述第四开关的第二端之间；续流元件，电性耦接于所述第三开关的第二端与所述第五开关的第二端之间；其中，所述五个开关被配置为分别受控制信号的控制而使得所述逆变器装置能够在多个工作模态之间切换并向一电网传输有功功率或无功功率，且在至少一个所述工作模态时，所述交流端口与所述直流端口之间仅有一个开关开通。在本专利技术的一实施例中，所述逆变器装置还包括滤波电路，并联地电性耦接于所述交流端口，用于产生输出电压，其中，所述滤波电路包括滤波电感和滤波电容，所述滤波电感电性耦接于所述交流端口的第一端和所述输出电压的第一端之间，所述滤波电容并联耦接于所述输出电压的第一端和第二端。在本专利技术的一实施例中，所述逆变器装置具有第一工作模式，在所述第一工作模式下，所述第一开关和所述第三开关处于高频开关状态并互补开通，所述第二开关保持关断状态，所述第四开关和所述第五开关保持开通状态。在本专利技术的一实施例中，所述逆变器装置具有第二工作模式，在所述第二工作模式下，所述第一开关保持关断状态，所述第二开关和所述第四开关处于高频开关状态并互补开通，所述第三开关保持开通状态，所述第五开关处于高频开关状态。在本专利技术的一实施例中，所述第五开关在所述第二开关关断的瞬间开通，且所述第五开关的开通时间与所述第二开关的开通时间相等。在本专利技术的一实施例中，所述第一开关和所述第三开关受脉宽调制信号控制进行高频动作。在本专利技术的一实施例中，所述第二开关、所述第四开关和所述第五开关受脉宽调制信号控制进行高频动作。在本专利技术的一实施例中，所述续流元件包括可控开关器件或不可控开关器件。为了实现上述目的，本专利技术还提供一种光伏系统，其特点在于，所述光伏系统具有如上任一所述的非隔离型逆变器装置，且所述直流端口电性耦接于至少一光伏面板，所述交流端口电性耦接于电网。为了实现上述目的，本专利技术又提供一种用于如上所述的非隔离型逆变器装置的控制方法，其特点在于，控制所述逆变器装置工作于第一工作模式，使交流端口的第一端至第二端的电压瞬时值为正值；控制所述逆变器装置工作于第二工作模式，使交流端口的第一端至第二端的电压瞬时值为负值。在本专利技术的又一实施例中，所述第一工作模式包括：所述第一开关和所述第三开关处于高频开关状态并互补开通，所述第二开关保持关断状态，所述第四开关和所述第五开关保持开通状态。在本专利技术的又一实施例中，所述第二工作模式包括：所述第一开关保持关断状态，所述第二开关和所述第四开关处于高频开关状态并互补开通，所述第三开关保持开通状态，所述第五开关处于高频开关状态。在本专利技术的又一实施例中，所述第五开关在所述第二开关关断的瞬间开通，且所述第五开关的开通时间与所述第二开关的开通时间相等。在本专利技术的又一实施例中，所述第一开关和所述第三开关受脉宽调制信号控制进行高频动作。在本专利技术的又一实施例中，所述第二开关、所述第四开关和所述第五开关受脉宽调制信号控制进行高频动作。本专利技术可以有效减少开关器件的损耗，并可有效提高光伏并网发电系统的转换效率，以及降低光伏并网发电系统的成本。本专利技术还可以有效的抑制共模电流。以下将以实施方式对上述的说明作详细的描述，并对本专利技术的技术方案提供更进一步的解释。附图说明为让本专利技术的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：图1A为本专利技术一较佳的非隔离型逆变器装置的电路结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非隔离型逆变器装置，其特征在于，所述逆变器装置包括：/n直流端口，所述直流端口包括第一端和第二端；/n交流端口，所述交流端口包括第一端和第二端；/n五个开关，包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关以及第五开关，每一所述开关具有第一端和第二端，/n其中，所述第一开关的第一端与所述第五开关的第一端电性耦接至所述直流端口的第一端，所述第二开关的第二端与所述第四开关的第一端电性耦接至所述直流端口的第二端和所述交流端口的第二端，所述第三开关的第一端与所述第一开关的第二端电性耦接至所述交流端口的第一端，所述第三开关的第二端电性耦接至所述第四开关的第二端；/n第一电感，电性耦接于所述第二开关的第一端与所述第五开关的第二端之间；/n第一电容，电性耦接于所述第二开关的第一端与所述第四开关的第二端之间；/n续流元件，电性耦接于所述第三开关的第二端与所述第五开关的第二端之间；/n其中，所述五个开关被配置为分别受控制信号的控制而使得所述逆变器装置能够在多个工作模态之间切换并向一电网传输有功功率或无功功率，且在至少一个所述工作模态时，所述交流端口与所述直流端口之间仅有一个开关开通。/n

【技术特征摘要】
1.一种非隔离型逆变器装置，其特征在于，所述逆变器装置包括：
直流端口，所述直流端口包括第一端和第二端；
交流端口，所述交流端口包括第一端和第二端；
五个开关，包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关以及第五开关，每一所述开关具有第一端和第二端，
其中，所述第一开关的第一端与所述第五开关的第一端电性耦接至所述直流端口的第一端，所述第二开关的第二端与所述第四开关的第一端电性耦接至所述直流端口的第二端和所述交流端口的第二端，所述第三开关的第一端与所述第一开关的第二端电性耦接至所述交流端口的第一端，所述第三开关的第二端电性耦接至所述第四开关的第二端；
第一电感，电性耦接于所述第二开关的第一端与所述第五开关的第二端之间；
第一电容，电性耦接于所述第二开关的第一端与所述第四开关的第二端之间；
续流元件，电性耦接于所述第三开关的第二端与所述第五开关的第二端之间；
其中，所述五个开关被配置为分别受控制信号的控制而使得所述逆变器装置能够在多个工作模态之间切换并向一电网传输有功功率或无功功率，且在至少一个所述工作模态时，所述交流端口与所述直流端口之间仅有一个开关开通。


2.根据权利要求1所述的非隔离型逆变器装置，其特征在于，所述逆变器装置还包括滤波电路，并联地电性耦接于所述交流端口，用于产生输出电压，其中，所述滤波电路包括滤波电感和滤波电容，所述滤波电感电性耦接于所述交流端口的第一端和所述输出电压的第一端之间，所述滤波电容并联耦接于所述输出电压的第一端和第二端。


3.根据权利要求1所述的非隔离型逆变器装置，其特征在于，所述逆变器装置具有第一工作模式，在所述第一工作模式下，所述第一开关和所述第三开关处于高频开关状态并互补开通，所述第二开关保持关断状态，所述第四开关和所述第五开关保持开通状态。


4.根据权利要求1所述的非隔离型逆变器装置，其特征在于，所述逆变器装置具有第二工作模式，在所述第二工作模式下，所述第一开关保持关断状态，所述第二开关和所述第四开关处于高频开关状态并互补开通，所述第三开关保持开通状态，所述第五开关处于高频开关状态。


5.根据权利要求4所述的非隔离型逆变器装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱选才，翁炳文，王沁，
申请(专利权)人：台达电子企业管理上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31