[发明专利]单相单级式的光伏并网逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种逆变器，具体是高效的、并网的、单级式的、单相的光伏逆变器。

背景技术

在世界电能需求不断增长的今天，光伏发电技术日益受到重视。光伏发电系统主要有独立运行模式和并网发电模式两种。后者与前者相比，省掉了体积大、价格高、不易维护的蓄电池，具有造价低、输出电能稳定的优点，因而市场前景更为广阔。作为并网发电系统中的重要环节，光伏并网逆变器实现了光伏列阵的最大功率点跟踪，并通过控制算法将电能送入电网，使逆变器向电网传送的功率与光伏阵列所发出的最大功率相平衡。

典型的光伏逆变器使用两个变换级，第一级被配置用于提供不变的直流电压，第二级被配置用于将不变的直流电压变换为交流电流。第一级通常是升压变换器，第二级包括单相或三相逆变器。单相光伏逆变器一般要求两级变换功率电路，用于将光伏阵列的变化直流电压变换为电网的固定频率的交流电流。传统的单相光伏逆变器使用升压变换器作为中间的能量存储，输出稳定的直流电压到逆变器中，逆变器的开关器件以固定的开关频率来控制逆变过程。升压变换器需要至少一个开关器件，逆变器需要4个开关器件，因此传统的单相光伏逆变器至少有5个开关器件产生开关损耗，降低了整个单相光伏逆变器的转换效率。

经对现有技术文献的检索发现，焦在强、许洪华《单级式并网光伏逆变器》(可再生能源，2004年第5期，p34-36)设计了并网光伏发电系统的单级并网型逆变器。该装置可通过一级功率变换实现最大功率点跟踪和并网逆变的功能，逆变部分主要完成功率变换，最大功率点跟踪算法部分主要完成系统给定正弦波的幅值运算功能，以保证光伏阵列工作在最大功率点附近。虽然将两级功率变换集成到一级变换中，提高了整个系统的效率，但是逆变部分仍采用传统的电流滞环跟踪控制，逆变器的4个开关器件同时工作产生损耗，且光伏阵列的输出电压变化时，逆变控制和最大功率点跟踪的算法非常复杂，较难准确实现。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提出一种单级式的单相光伏逆变器。该逆变器可适应光伏阵列的输出电压变化，跟踪光伏阵列的最大功率点，且逆变时减少开关器件的损耗，提高了整个系统的效率。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：升压电感、降压电感和单级式、单相逆变器，其中：升压电感用于升压模式下的输出电流调制；降压电感用于降压模式下的输出电流调制；逆变器单级功率变换，只使用4个开关器件和2个快速二极管，可在降压和升压模式下将光伏阵列的电压变换为与电网电压同频率、同相位的交流电流馈送到电网中。

所述的逆变器降压模式，光伏阵列的输出电压大于电网峰值电压，4个开关中控制2个，其中反并联快速二极管的开关器件按照SPWM控制输出电流与电网电压同频率同相位，另一开关器件持续保持导通，直到电网电压为零，更换另外2个开关器件控制，控制方法相同。降压模式利用与电网串联的降压电感向电网馈送电流，逆变过程中，持续导通的开关器件无损耗，只有一个开关器件产生开关损耗。

所述的逆变器升压模式，光伏阵列的输出电压小于电网峰值电压，无法向电网馈送电流，逆变器工作在升压模式。未反并联快速二极管的2个开关器件同时导通，光伏阵列与升压电感形成回路，电网与降压电感通过反并联二极管导通形成回路，上臂或下臂的2个开关器件按照SPWM控制切换，在电网电压的正半周或负半周内，另一未反并联二极管的开关器件持续导通，升压电感将向电网馈送电流。逆变过程中，持续导通的开关器件无损耗，上臂或下臂两个开关器件切换有损耗，有2个开关器件产生开关损耗。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：控制简单，且可实现高效逆变并网，具体表现，第一、功率变换只有一级，整个系统的效率高；第二、整个光伏逆变器只有4个开关器件，简化了硬件结构，控制更加简单；第三、逆变器可在降压和升压模式下工作，适应光伏阵列的输出电压变化范围宽；第四、降压逆变时，只有一个开关器件工作，升压逆变时，上臂或下臂两个开关器件互相切换，使得开关损耗整体较小；第四、调节输送到电网中的交流电流幅值，可跟踪光伏阵列的最大功率点。

附图说明

图1为根据本发明的一个实施例。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。