[发明专利]具有主动功率解耦功能的单相并网逆变器及功率解耦方法

说明书

技术领域

本发明涉及微型单相光伏并网逆变器技术领域，特别涉及一种具有主动功率解耦功能的单相并网逆变器及其功率解耦控制方法。 

背景技术

住宅供电多以单相电为主，故单相并网逆变器拓扑被广泛地应用于家庭分布式发电系统中。但单相并网逆变器在满足并网要求的同时，会导致逆变器的输入侧出现两倍工频的功率脉动。输入侧低频功率脉动会严重影响直流输入源能量利用率和增加输出并网电流的总谐波畸变率。 

现有技术中通常采用被动功率解耦的方法解决这一问题，即通过在直流输入源与逆变器中间并联大容值的输入滤波电容，利用电容自身特性被动吸收脉动功率以实现逆变器输入与输出的瞬时功率平衡，并保证输入侧直流功率恒定。输入滤波电容容值为： 

C＝W_store-total/(Δ∨·V_in) 

其中，W_store-total＝P_in/ω是功率解耦所需吸收的总能量，取决于直流输入侧瞬时功率,故稳恒；Δv是直流输入电压脉动的峰峰值；V_in是直流输入电压的平均值。输入滤波电容在完全吸收脉动功率的同时还需减少直流输入电压的脉动。为得到比较宽泛的直流输入工作电压以提高直流输入能量利用率，直流输入电压的平均值应该尽量取小。这一特性使得采用被动功率解耦方法惟有增加输入滤波电容容值，通过大容值的电解电容去除输入侧的两倍工频的功率脉动。例如，直流输入侧瞬时功率为400瓦，直流输入电压为96伏，直流输入电压脉动的峰峰值取10％，则输入滤波电容至少选用容值为133毫法的电解电容。然而电解电容的平均故障间隔时间短的特点会制约逆变器的平均故障间隔时间，从而降低系统的可靠性。 

发明内容

本发明要解决的问题是现有的逆变器功率解耦系统可靠性低的缺陷，提供一种具有主动功率解耦功能的单相并网逆变器以及功率解耦控制方法，其可避免使用电解电容延长逆变器的故障间隔时间，提高系统可靠性。 

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为： 

一种具有主动功率解耦功能的单相并网逆变器，其包括升降压变流器、单相两桥臂逆变电路、交流低通输出滤波电路以及主动功率解耦电路，所述主动功率解耦电路嵌入所述单相两桥臂逆变电路中组成三桥臂逆变电路；逆变器的直流输入源与所述升降压变流器的输入端连接，其间并联一输入滤波电容，所述升降压变流器的输出端与所述三桥臂逆变电路的输入端连接，所述三桥臂逆变电路输出端与所述交流低通输出滤波电路的输入端连接。 

优选地，所述主动功率解耦电路包括上桥臂解耦开关管、下桥臂解耦开关管、上桥臂回路开关管、下桥臂回路开关管、解耦二极管、回路二极管以及解耦电容；所述上桥臂解耦开关管的漏极以及所述上桥臂回路开关管的漏极分别与直流输入源的负极端相连接；所述下桥臂解耦开关管的源极以及所述回路二极管的阴极分别与升降压变流器相连接；解耦电容一端分别与解耦二级管的阴极以及下桥臂解耦开关管的漏极相连接，另一端与上桥臂回路开关管的源极和下桥臂回路开关管的漏极相连接；所述上桥臂解耦开关管的源极与解耦二极管的阳极、下桥臂解耦开关管的漏极依次串联连接组成解耦桥臂；所述上桥臂回路开关管的源极与下桥臂解耦开关管的漏极、回路二极管的阳极依次串联连接组成回路桥臂。 

优选地，所述升降压变流器包括升降压开关管、第一升降压二极管、第二升降压二极管以及升降压电感；逆变器的直流输入源的正极端与第一升降压二极管的阳极、升降压开关管的漏极依次串联连接；升降压开关管的源极分别与第二升降压二极管的阴极以及升降压电感升降压电感的一端相连接；升降压电感的另一端与直流输入源的负极端相连接。 

优选地，所述单相两桥臂逆变电路包括与主动功率解耦电路共用的上桥臂回路开关管、下桥臂回路开关管以及回路二极管，还包括上桥臂极性转换开 关管、下桥臂极性转换开关管、上桥臂极性转换二极管以及下桥臂极性转换二极管，所述上桥臂极性转换开关管的漏极与所述上桥臂回路开关管的漏极相连接；所述下桥臂极性转换二极管的阴极与所述回路二极管的阴极相连；所述上桥臂极性转换开关管的源极分别与上桥臂极性转换二极管的阳极、下桥臂极性转换开关管的漏极、下桥臂极性转换二极管的阳极依次串联连接组成极性转换桥臂。