[发明专利]双电源光伏逆变器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及将直流电转换成交流电的电子设备——逆变器。

背景技术

逆变器是一种将直流电转换成交流电的电子装置，比如太阳电池阵列发出的直流电必须被转换成交流电才能送入电网中。

通常逆变器的直流输入电压会有一定范围的变化。比如太阳电池阵列的额定电压和太阳电池组件的串联数有关，考虑到组成阵列的方便性，允许此额定电压在一定范围内选择。实际太阳电池阵列的电压还会进一步随温度和光照有很大变化。

直流输入电压的变化会对逆变电路造成不好的影响，使逆变电路的成本和损耗都增加。为降低逆变电路的成本和损耗，部分逆变器选择两级结构：逆变器由前级升压变换电路和后级逆变电路构成。经前级升压变换电路的调压，后级逆变电路总是工作在较好的输入直流电压下，其成本和损耗都较无前级变换电路的逆变电路低，但现有前级升压变换电路额外增加的成本和损耗往往更多。

大型单级结构三相光伏逆变器的另一个缺点是场地适应性差，所配太阳电池阵列必须全部整齐划一地排列在一个平面上，无法利用山坡等场地。即使如此，太阳电池本身的不均衡仍会造成一定的失配损失。为减小失配损失和增加场地适应性，目前一些前级变换电路采用多路独立的boost升压器并联方案，它们的输出并联后给后级逆变电路供电。更进一步，还有产品把前级变换电路中的各独立boost升压器分别装在各自机壳中，成为分离式的两级光伏逆变器，前级的每路boost升压器可以更接近光伏阵列安装。

有前级变换电路的两级逆变器虽然有其优点，但目前商品化的大型三相光伏逆变器还是以单级三相逆变结构的居多。这主要是由于，在现有前级变换电路和现有控制方法下，两级逆变器的成本和损耗均比单级三相逆变器高出不少。

发明内容

本发明的目的有二：其一，在两级三相逆变器中，用性能更好的由双电源变换单元组成的前级变换电路，取代现有前级变换电路，构成本发明的双电源光伏逆变器。具体是：用单一双电源变换单元结构取代单一boost升压变换器结构；用多路独立双电源变换单元并联结构取代多路独立boost升压变换器并联结构；其二，将新的控制方法用于两级三相逆变器中，使两级三相逆变器的性能提升。尤其在配合本发明的双电源光伏逆变器硬件使用的情况下，两级三相逆变器的损耗和成本可低于单级三相逆变器。此外，两级逆变器原有的优点仍然保留，所以，本发明提出的双电源光伏逆变器就有了较强的竞争力。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种双电源光伏逆变器，它由前级变换电路和后级逆变电路构成，后级逆变电路是三相逆变电路，前级变换电路通过正供电线和负供电线为后级逆变电路供电，所述的前级变换电路由至少一个双电源变换单元组成；所述的双电源变换单元由第一电容、第二电容、钳位电容、第一变换器和第二变换器组成；其中，

第一变换器为负电压DC-DC变换器，第一变换器的输入端连接第一电容的负极，第一变换器的输出端连接第二电容的正极，第一变换器的公共端连接第一电容的正极并作为双电源变换单元的正输出端；

第二变换器为DC-DC变换器，第二变换器的输入端连接第二电容的正极，第二变换器的输出端连接第一电容的负极，第二变换器的公共端连接第二电容的负极并作为双电源变换单元的负输出端；

所述钳位电容的一端连在第一电容的正极或负极，钳位电容的另一端连在第二电容的正极或负极；

双电源变换单元的正输出端连接正供电线，双电源变换单元的负输出端连接负供电线；

另外，为前级变换电路中的每个双电源变换单元设有两个直流电源供电，其中第一直流电源并联在第一电容的两端，第二直流电源并联在第二电容的两端。 

所述的前级变换电路由至少两个双电源变换单元组成，其中每个双电源变换单元的正输出端连接至正供电线，每个双电源变换单元的负输出端连接至负供电线。

第一直流电源和第二直流电源为太阳能电池提供电能的光伏电源。

钳位电容为连接在第一电容的正极与第二电容的正极之间的第四电容以及连接在第一电容的负极与第二电容的负极之间的第三电容。

所述的钳位电容为连接在第一电容的负极与第二电容的正极之间的第五电容以及连接在第一电容的正极与第二电容的负极之间的第六电容。

所述的第一变换器指标准负电压Buck变换器、软开关模式负电压Buck变换器或者负电压双向直流变换器。

所述的第二变换器是指标准Buck变换器、软开关模式Buck变换器或者双向直流变换器。