[发明专利]一种并网逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及一种并网逆变器。

背景技术

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-1来调制光伏阵列的电流，从而很难保证两个分相电容C-1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。

发明内容

考虑到现有技术的上述缺陷，本发明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。

按照本发明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

本发明的其他目的、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是示出按照本发明一个实施例的并网逆变器的结构示意图；

图5是示出按照本发明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分别是示出按照本发明一个实施例的升压式变换器模块的工作原理的示意图。

具体实施方式

下面，将结合附图来详细描述本发明的各个实施例。

图4是示出按照本发明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。