[发明专利]一种升降压型光伏并网逆变器

说明书

本发明提出升降压型光伏并网逆变器，包括：第一模式切换开关；第二模式切换开关；第一逆变电路；第二逆变电路；滤波电容，对第一逆变电路和第二逆变电路输出的交流电进行滤波；检测电路，检测第一平波电容两端的直流电压、第二平波电容两端的直流电压、电网交流电压、第一直流电感中的电流和第二直流电感中的电流，并将检测到的值反馈给控制电路；控制电路根据检测电路检测到的值对当前的工作模式和工作状态做出判断，向第一模式切换开关、第二模式切换开关、第一至第八功率开关的受控端发送开关控制信号。升降压型光伏并网逆变器使器件工作在安全高效的状态，以提高逆变器系统的效率和可靠性。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种升降压型光伏并网逆变器。

背景技术

并网逆变器主要用于将能源设备产生的直流电转变成电网所需的交流电。按照能源设备的不同，并网逆变器一般可分为光伏发电并网逆变器、风力发电并网逆变器、动力设备发电并网逆变器等。

在现有技术中存在各种类型的并网逆变器。比如，按照直流侧电源性质的不同，可分为电压源型并网逆变器和电流源型并网逆变器；按照隔离方式的不同，可分为隔离型并网逆变器和非隔离型并网逆变器。按照转换能级次数的不同，并网逆变器又可分为单级并网逆变器、两级并网逆变器、多级并网逆变器。

现有技术中，单级并网逆变器包括单级单一变压并网逆变器、单级可升降压并网逆变器。图1为现有技术中单级电压源型并网逆变器的电路拓扑图。参照图1，单级电压源型并网逆变器可实现降压逆变，即输出的交流电压的峰值小于输入的直流电压值。图2为现有技术中单级电流源型并网逆变器的电路拓扑图。参照图2，单级电流源型并网逆变器可实现升压逆变，即输出的交流电压的峰值大于输入的直流电压值。在实际应用中，将可再生能源作为等效直流电源进行并网发电过程中，其输入的直流电压可能在一个较大范围内变动。比如，在不同天气情况下，同一光伏电池组产生的直流电压可能在300V-700V范围内变动。因此，传统的单级单一变压并网逆变器的应用受到了很大限制。

单级可升降压并网逆变器包括两种典型电路拓扑，Z源并网逆变器(Z-source并网逆变器)和自然软开关并网逆变器。图3为现有技术中Z源并网逆变器的电路拓扑图。参照图3，Z源并网逆变器能通过一级电路实现升压或降压逆变，减少了功率器件的数量。图4为现有技术自然软开关并网逆变器的电路拓扑图。当图4中的功率开关S5闭合时，其等效于一个直流输入侧为LC滤波电路、交流输出侧为LCL滤波电路的电压源型并网逆变器。当图4中的功率开关S5断开时，其等效于一个交流输出侧为LCL滤波电路的电流源型并网逆变器。Z-source逆变器改变了等效直流输入电源的性质，使其既具备电压源又具备电流源特性。自然软开关逆变器在不同工作需求阶段，其直流输入电源呈现电压源或电流源特性。目前，其他单级可升降压并网逆变器的原理与这两类并网逆变器类似。但是，与传统电压源型并网逆变器相比，这两类并网逆变器都有一个缺点，即由于其功率回路中额外串接了一个、两个甚至多个平波电感，增加了额外的功率损失。

在现有技术中，传统的两级并网逆变器由Boost(升压)DC-DC(直流-直流)电路和逆变电路构成，并且在其两级电路中的功率开关均以高频工作，开关损耗很大。图5为现有技术中两级时分式复合并网逆变器。参照图5所示，在两级时分式复合并网逆变器中，当直流输入电压低于电网电压时，此时并网逆变器可等效为工作在Boost(升压)模式下的电流源逆变器；当直流输入电压高于电网电压时，此时并网逆变器可等效为工作在Buck(降压)模式下的电压源逆变器。图6为现有技术中两级时分式复合并网逆变器的BOOST(升压)工作状态图；图7为现有技术中两级时分式复合并网逆变器的BUCK(降压)工作状态图。参照图6以及图7，两级时分式复合并网逆变器降低了开关损耗，但是在以Boost模式高频工作期间，输出滤波器等效为CL-CL滤波器，虽然滤波效果得到加强，但同时也带来了功率损耗加大与控制难度加大的问题。