一种适合光伏功率限制的光伏储能逆变器制造技术

本发明专利技术公开了一种适合光伏功率限制的光伏储能逆变器,本发明专利技术中的光伏储能逆变器包括包括由Boost电路、高频功率开关管Q1和功率二极管D1构成的变压电路，变压电路的一端连接有光伏组件，变压电路的另一端依次连接有母线电容C1和DC/AC逆变电路，所述Boost电路包括功率电感L1、功率二极管D2和高频功率开关管Q2，高频功率开关管Q1位于光伏组件和功率电感L1之间，功率二极管D1的负极连接在高频功率开关管Q1和功率电感L1之间，正极分别与光伏组件和母线电容C1连接。本发明专利技术具有在光伏功率限制状态下可以提高逆变电路的使用可靠性、延长使用寿命、降低了母线电容耐压要求、提高工作效率、减少损耗的特点。少损耗的特点。少损耗的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种适合光伏功率限制的光伏储能逆变器


[0001]本专利技术涉及一种光伏储能逆变器，特别是一种适合光伏功率限制的光伏储能逆变器。

技术介绍

[0002]现有的光伏储能逆变器的结构如图1所示，包括升压电路和DC/AC逆变电路，升压电路和DC/AC逆变电路之间连接有母线电容C1，升压电路上连接有光伏组件，DC/AC逆变电路上连接有电网和负载，升压电路为boost电路，包括功率二极管D2、功率电感L1和高频功率开关管Q2，控制单元通过PWM2对高频功率开关管Q2进行控制，起到升压的作用。当升压电路工作时，母线电容C1上的母线电压会高于输入的光伏组件的电压；不工作时，母线电容C1上的母线电压约为输入的光伏组件电压。
[0003]当前由于光伏能量占比越来越高，越来越多的国外的电力公司要求光伏并网逆变器和光伏储能逆变器的发电电量要全部自发自用，就地进行负载消耗，不允许把多余的电量输送到公共电网上，以免造成公共电网谐波变差，输送负载重等问题。这就要求在本地负载比较小的时候，光伏逆变器以及光伏储能逆变器必须能够限制自己的输出功率。但是在这种情况下，光伏组件的功率就不能按最大追踪功率进行输出，需要将功率追踪点追踪到最大功率追踪点的右边(如图2所示)，追到光伏组件开路电压最近。特别是光伏储能逆变器在离网工作的时候，如果外部负载为零，且电池已经充满，这个时候就要求光伏输出功率为零。
[0004]由于功率追踪点追踪到了开路电压附近，功率完全限制的时候甚至会直接追踪到开路电压，从而导致母线电压(母线电容C1两端的电压)会非常高，逆变器的所有功率开关管的电压应力都会比较高，影响到逆变器的可靠性和使用寿命。因此，对于需要光伏限功率工作的的光伏储能逆变器，存在可靠性变差、使用寿命大大缩短的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，提供一种适合光伏功率限制的光伏储能逆变器。本专利技术具有在光伏功率限制状态下可以提高逆变电路的使用可靠性、延长使用寿命的特点，还具有降低了母线电容耐压要求、提高工作效率、减少损耗的特点。
[0006]本专利技术的技术方案：一种适合光伏功率限制的光伏储能逆变器，包括由Boost电路、高频功率开关管Q1和功率二极管D1构成的变压电路，变压电路的一端连接有光伏组件，变压电路的另一端依次连接有母线电容C1和DC/AC逆变电路，所述Boost电路包括功率电感L1、功率二极管D2和高频功率开关管Q2，高频功率开关管Q1位于光伏组件的正极和功率电感L1之间，功率二极管D1的负极连接在高频功率开关管Q1和功率电感L1之间，功率二极管D1的正极分别与光伏组件的负极和母线电容C1连接；控制单元通过PWM1与高频功率开关Q1连接控制，控制单元通过PWM2与高频功率开关管Q2连接控制；
[0007]当U
PV
>U
C1
/D
max
时，控制单元控制高频功率开关管Q1高频开和关，高频功率开关管
Q2常关，高频功率开关管Q1的PWM1的占空比D＝U
C1
/U
PV
；
[0008]当U
C1
/D
max
≥U
PV
≥U
C1
(1
‑
D
min
)时，控制单元控制高频功率开关管Q1和高频功率开关管Q2同步高频开和关，PWM1和PWM2的占空比均为D＝U
C1
/(U
PV
+U
C1
)；
[0009]当U
PV
<U
C1
(1
‑
D
min
)时，控制单元控制高频功率开关管Q2高频开和关，高频功率开关管Q1常开，高频功率开关管Q2的PWM2的占空比D＝1
‑
U
PV
/U
C1
；
[0010]其中，U
PV
表示光伏输入电压，U
C1
表示母线电压，D
max
表示PWM1以及PWM2的最大占空比，D
min
表示PWM1以及PWM2的最小占空比。
[0011]前述的一种适合光伏功率限制的光伏储能逆变器中，所述DC/AC逆变电路上连接电网和负载，母线电容C1和DC/AC逆变电路之间还通过双向DC/DC电路与电池连接。
[0012]前述的一种适合光伏功率限制的光伏储能逆变器中，还包括当光伏储能逆变器需要限制输出功率为0时，控制单元控制高频功率开关管Q1长关。
[0013]前述的一种适合光伏功率限制的光伏储能逆变器中，所述母线电压U
C1
为市电电压的峰值或电池电压值加上差值ΔU，ΔU为20～50V。
[0014]与现有技术相比，本专利技术设置了变压电路，在控制单元的控制下，可以实现升压和降压的功能，即可以控制母线电容C1上的母线电压比光伏输入电压低或高，不但可以有效降低在光伏逆变器和光伏储能逆变器在被限制功率输出时的母线电容电压和对母线电容的耐压要求，还大大提升高频功率开关管的耐压裕量，延长使用寿命，而且母线电压的降低也可以提高逆变电路和双向DC/DC电路的工作效率，减少损耗；
[0015]通过对高频功率开关管Q1和高频功率开关管Q2开闭的控制方法，可以有效解决在输入电压在母线电压附近时由于占空比过小导致的输出电压不稳定问题，而且可以使母线电压一直控制在期望值，可以有效保障母线的稳定控制，提高了使用可靠性。
[0016]因此，本专利技术具有在光伏功率限制状态下可以提高逆变电路的使用可靠性、延长使用寿命的特点，还具有降低了母线电容耐压要求、提高工作效率、减少损耗的特点。
附图说明
[0017]图1是现有技术中光伏储能逆变器的结构示意图；
[0018]图2是现有技术中功率追踪示意图；
[0019]图3是本专利技术的光伏储能逆变器的结构示意图；
[0020]图4是PWM波形示意图；
[0021]图5是高频功率开关管Q1开、高频功率开关管Q2关时的电流流向示意图；
[0022]图6是高频功率开关管Q1关、高频功率开关管Q2关时的电流流向示意图；
[0023]图7是高频功率开关管Q1、高频功率开关管Q2同时开时的电流流向示意图。
具体实施方式
[0024]下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明，但并不作为对本专利技术限制的依据。
[0025]实施例：
[0026]本专利技术的一种适合光伏功率限制的光伏储能逆变器，如图3所示，包括由Boost电路、高频功率开关管Q1和功率二极管D1构成的变压电路，变压电路的一端连接有光伏组件，变压电路的另一端依次连接有母线电容C1和DC/AC逆变电路，所述Boost电路包括功率电感
L1、功率二极管D2和高频功率开关管Q2，高频功率开关管Q1位于光伏组件的正极和功率电感L1之间，高频功率开关管Q1依次本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适合光伏功率限制的光伏储能逆变器，其特征在于：包括由Boost电路、高频功率开关管Q1和功率二极管D1构成的变压电路，变压电路的一端连接有光伏组件，变压电路的另一端依次连接有母线电容C1和DC/AC逆变电路，所述Boost电路包括功率电感L1、功率二极管D2和高频功率开关管Q2，高频功率开关管Q1位于光伏组件的正极和功率电感L1之间，功率二极管D1的负极连接在高频功率开关管Q1和功率电感L1之间，功率二极管D1的正极分别与光伏组件的负极和母线电容C1连接；控制单元通过PWM1与高频功率开关Q1连接控制，控制单元通过PWM2与高频功率开关管Q2连接控制；当U
PV
>U
C1
/D
max
时，控制单元控制高频功率开关管Q1高频开和关，高频功率开关管Q2常关，高频功率开关管Q1的PWM1的占空比D＝U
C1
/U
PV
；当U
C1
/D
max
≥U
PV
≥U
C1
(1
‑
D
min
)时，控制单元控制高频功率开关管Q1和高频功率开关管Q2同步高频开和关，PWM1和PWM2的占空比均为D＝U
C1
/(U...

【专利技术属性】
技术研发人员：施鑫淼，郭华为，李新富，刘超厚，祝东敏，
申请(专利权)人：浙江艾罗网络能源技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：