[发明专利]一种非隔离光伏并网逆变器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及新能源发电技术领域，具体涉及功率变换器以及相应的控制方法。

背景技术

光伏并网发电是太阳能发电应用最主要的方式，据统计，全世界超过90％的光伏发电设备安装容量为并网应用。

光伏并网逆变器是太阳能光伏发电设备与电网连接的桥梁，是光伏并网发电系统中最关键的设备之一。按照隔离方式进行分类，光伏并网逆变器可以分为工频变压器隔离型、高频变压器隔离型和非隔离型。相对于其它两种光伏并网逆变器，非隔离光伏并网逆变器具有效率高、体积小、重量轻和成本低等优势，因此近年来获得了较多的关注与应用。由于电池板对地寄生电容的存在，光伏并网逆变器功率开关管的高频开关动作产生的高频时变电压通过寄生电容，有可能产生严重的漏电流。高频漏电流一方面会产生传导和辐射干扰，导致并网电流谐波和损耗的增加，另一方面还会危及设备和人身安全，因此，各个国家和组织都制定了相应的标准，对并网逆变器的漏电流进行严格限制。

分析表明，若在并网逆变器的续流阶段能够使电网与光伏电池脱离，则可以有效消除并网逆变器的漏电流，专利EP1369985A2提出在全桥电路的桥臂中点间引入双向可控开关组构造新的续流回路，实现了并网逆变器续流阶段电网和光伏电池的分离，专利US7411802B2在电池侧正端引入一只高频开关，同样实现了续流阶段太阳能电池端与电网脱离。另一方面，从漏电流传输的角度来看，不对称的电路结构及电路工作方式是共模电流产生的主要原因，因此，若并网逆变器的电路结构及工作方式能够做到完全对称，也可以有效消除漏电流。

传统的光伏并网逆变器通常采用全桥或半桥电路，两种电路都拥有对称的电路结构。全桥并网逆变器采用双极型调制时的工作方式属于完全对称的工作方式，因此能够有效消除并网逆变器的漏电流，但导致并网逆变器损耗增加、效率降低，且并网电流谐波较大，导致并网逆变器滤波电感的体积、重量、成本增加。半桥并网逆变器也能够消除并网逆变器的漏电流，但并网逆变器直流输入侧的电压为两倍以上的电网电压峰值，导致功率开关管电压应力增加，从而增加了系统成本、降低了系统效率和可靠性。

发明内容

本发明针对现有光伏并网逆变器在消除漏电流技术方面的不足，提供一种非隔离光伏并网逆变器。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种非隔离光伏并网逆变器，包括电源电路(10)、高频斩波电路(20)和低频逆变电路(30)，其中电源电路(10)由光伏阵列(PV)和输入滤波电容(C_in)构成，高频斩波电路(20)由第一功率开关管(S₁)、第二功率开关管(S₂)、第一二极管(D₁)、第一滤波电感(L₁)和第二滤波电感(L₂)构成，低频逆变电路(30)由第三、第四、第五和第六功率开关管(S₃、S₄、S₅、S₆)构成；

光伏阵列(PV)的正极性输入端分别连于输入滤波电容(C_in)的正极性端和第一功率开关管(S₁)的漏极，第一功率开关管(S₁)的源极分别连于第一二极管(D₁)的阴极和第一滤波电感(L₁)的一端，第一二极管(D₁)的阳极分别连于第二功率开关管(S₂)的漏极和第二滤波电感(L₂)的一端，第二功率开关管(S₂)的源极分别连于输入滤波电容(C_in)的负极性端和光伏阵列(PV)的负极性输出端，第一滤波电感(L₁)的另一端分别连于第三功率开关管(S₃)的漏极和第五功率开关管(S₅)的漏极，第三功率开关管(S₃)的源极分别连于第四功率开关管(S₄)的漏极和电网(u_G)的一端，第四功率开关管(S₄)的源极分别连于第二滤波电感(L₂)的另一端和第六功率开关管(S₆)的源极，第六功率开关管(S₆)的漏极分别连于第五功率开关管(S₅)的源极和电网(u_G)的另一端。

一种非隔离光伏并网逆变器控制方法，具体过程如下：