一种并网逆变器制造技术

本发明专利技术涉及一种并网逆变器，包括：升压式变换器模块，与光伏阵列中的太阳能板连接，用于将所述太阳能板产生的电能升压并转换为两个相同的直流电压；以及，逆变器模块，与电网连接，用于将所述两个相同的直流电压转换为与所述电网具有相同的频率和相位的N相交流电并输出给所述电网，N为正整数，其中所述太阳能板的阴极与所述电网的零线连接。利用该并网逆变器，不需要光伏阵列串联多个太阳能板就能提供比电网高的输入电压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种并网逆变器。
技术介绍
用于光伏并网系统的单相或三相直流-交流变换器(简称为并网逆变器)是光伏 并网系统中的关键部件，其作为光伏阵列和电网之间的接口，用于将来自光伏阵列的太阳 能板的直流电转换成与电网具有相同的频率和相位的交流电。现有技术中已经出现了许多并网逆变器，其中，最常用的一种并网逆变器称作全 桥逆变器。图1示出了现有的具有工频变压器的单相全桥逆变器的结构示意图。由于光伏 阵列中的太阳能板的极性不可避免地以高的频率在电网的地线和零线之间变换，因此，为 了保证光伏阵列和电网之间的隔离，图1所示的并网逆变器具有工频变压器，这导致并网 逆变器具有大体积和大重量。为了减少体积和重量，出现了一种使用高频变压器来替代工频变压器的并网逆变 器，如图2所示。图2所示的并网逆变器是一种两级逆变器，其中，该两级逆变器的第一级 首先将来自光伏阵列的太阳能板的直流电转换为高频脉宽调制波形，然后该高频脉宽调制 波形被整流和滤波为直流电，以及，该两级逆变器的第二级将该整流和滤波得到的直流电 转换为正弦波并输出给电网。由于高的载波频率，因此，相对于工频变压器，高频变压器的 体积和重量更小和更轻，因而，具有高频变压器的并网逆变器相对于具有工频变压器的并 网逆变器具有更小的体积和更轻的重量。然而，由于其拓扑结构上的两级变换，具有高频变 压器的并网逆变器的主电路更加复杂，这导致了其较低的转换效率和更高的成本。为了减少并网逆变器的成本和改善并网逆变器的转换效率，现有技术中出现了一 种没有工频变压器或高频变压器的并网逆变器。图3示出了现有技术中的无变压器的并网 逆变器的结构示意图，该并网逆变器包括用于处理直流_直流变换的降压_升压式变换器 和用于处理直流_交流变换的主频逆变器。由于其拓扑电路结构，因此图3所示的无变压 器的并网逆变器相对于具有变压器的并网逆变器具有更高的转换效率。此外，在图3所示 的无变压器的并网逆变器中，光伏阵列中的太阳能板的阳极与电网的零线连接，所以太阳 能板的极性保持平稳而不需要隔离，从而省掉了变压器，这使得降低并网逆变器的成本，进 一步减小并网逆变器的体积。然而，该无变压器的逆变器也存在以下缺陷。首先，为了最大功率点跟踪(MPPT) 的目的，该无变压器的逆变器需要使用一个作为直流电抗器的可控电感L-I来调制光伏阵 列的电流，从而很难保证两个分相电容C-I和C-2的电压是相等的，这进而导致在一个完整 的交流周期中主频逆变器的输出电压的不平衡；其次，由于分相电容C-2与光伏阵列并联， 所以在整个交流周期期间都不能进行最大功率点跟踪，从而当在整个交流周期的负半周期 电流从光伏阵列流入电网时，该无变压器的逆变器的输出电流不能被调制；最后，由于光伏 阵列的电压需要严格地比电网的交流电压高，所以光伏阵列通常需要多个太阳能板串联在 一起以提供比电网高的输入电压，这将增加系统的成本。
技术实现思路
考虑到现有技术的上述缺陷，本专利技术的实施例提供一种并网逆变器，其不需要光 伏阵列串联多个太阳能板以提供比电网高的输入电压。按照本专利技术实施例的一种并网逆变器，包括升压式变换器模块，与光伏阵列中的 太阳能板连接，用于将所述太阳能板产生的电能升压并转换为两个相同的直流电压；以及， 逆变器模块，与电网连接，用于将所述两个相同的直流电压转换为与所述电网具有相同的 频率和相位的N相交流电并输出给所述电网，N为正整数，其中所述太阳能板的阴极与所述 电网的零线连接。附图说明本专利技术的其他目的、特征和优点通过以下结合附图的详细描述将变得更加显而易 见。其中图1示出了现有的具有工频变压器的单相全桥逆变器的结构示意图；图2示出了现有的具有高频变压器的并网逆变器的结构示意图；图3示出了现有技术中的无变压器的并网逆变器的结构示意图；图4是示出按照本专利技术一个实施例的并网逆变器的结构示意图；图5是示出按照本专利技术一个实施例的第一控制模块和第二控制模块的结构示意 图；以及图6A和6B分别是示出按照本专利技术一个实施例的升压式变换器模块的工作原理的 示意图。具体实施例方式下面，将结合附图来详细描述本专利技术的各个实施例。图4是示出按照本专利技术一个实施例的并网逆变器的结构示意图。如图4所示，并 网逆变器100包括作为前级的升压式变换器模块110和作为后级的逆变器模块140。其中，升压式变换器模块110与光伏阵列的太阳能板200连接，用于将太阳能板 200产生的电能升压并转换为两个相同的直流电压。逆变器模块140与电网300连接，用于 将升压式变换器模块110转换得到的两个相同的直流电压转换为与电网300具有相同的频 率和相位的交流电并输出给电网300。太阳能板200的阴极㈠与电网300的零线(N)连 接。在本实施例中，电网300具有单相交流电。升压式变换器模块110包括第一-第四二极管D1-D4、第一电感Li、第一电容(直 流链路电容)Cl、两个分相电容C2和C3、两个第一可控开关器件Ql和Q2、以及第一控制模 块1102。可控开关器件Ql和Q2可以是各种可控制的开关器件，例如门极可关断晶闸管 (GTO)、电力晶体管(GTR)、功率场效率晶体管(VM0SFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、集成 门极换流晶闸管(IGCT)和对称门极换流晶闸管(SGCT)等。其中，太阳能板200的阳极(+)连接到第二二极管D2的正极，第二二极管D2的负 极连接到第一电感Ll的一端，第一电感Ll的另一端连接到第一电容Cl的一端，第一电容 Cl的另一端连接到第四二极管D4的正极，以及第四二极管D4的负极连接到第二二极管D2和第一电感Ll之间，第一可控开关器件Ql和Q2串联，并且第一可控开关器件Ql和Q2串联所形成的 电路的两端分别连接到第一电容Cl的两端，第一二极管Dl的正极连接到第一电容Cl的一端，以及第三二极管D3的负极连接 到第一电容的另一端Cl，分相电容C2和C3串联，并且分相电容C2和C3串联所形成的电路的一端连接到 第一二极管Dl的负极，分相电容C2和C3串联所形成的电路的另一端连接到第三二极管D3 的正极，太阳能板200的阴极㈠和电网300的零线(N)连接到第一可控开关器件Ql和 Q2之间以及分相电容C2和C3之间，以及第一控制模块1102用于根据第一电感Ll的电流检测值和第一电容Cl的电压检 测值，生成和输出用于控制第一可控开关器件Ql和Q2的断开和闭合的脉宽调制信号。逆变器模块140是一个三电平逆变器，其包括第一桥臂1402和第二控制模块 1404，其中，第一桥臂1402包括第二电感L2、四个第二可控开关器件Q3-Q6和两个第 五二极管D5、D6。可控开关器件Q3-Q6可以是各种可控制的开关器件，例如门极可关断晶 闸管(GTO)、电力晶体管(GTR)、功率场效率晶体管(VM0SFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、 集成门极换流晶闸管(IGCT)和对称门极换流晶闸管(SGCT)等。其中，四个第二可控开关器件Q3-Q6串联，两个第五二极管D5和D6串联，并且第 五二极管D5和D6串联所形成的电路的两端分别连接到第二可控开关器件Q3-Q6串联所形 成的电路中的两端的两个第二可控开关器件之间，即第五二极管D5和D6串联所形成的电 路的一端连接到第二可控开关器件Q本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种并网逆变器，包括：升压式变换器模块，与光伏阵列中的太阳能板连接，用于将所述太阳能板产生的电能升压并转换为两个相同的直流电压；以及逆变器模块，与电网连接，用于将所述两个相同的直流电压转换为与所述电网具有相同的频率和相位的Ｎ相交流电并输出给所述电网，Ｎ为正整数，其中所述太阳能板的阴极与所述电网的零线连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：克晶，赵研峰，宋英华，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE