[发明专利]一种基于功率解耦的单级光伏并网逆变器

说明书

一种基于功率解耦的单级光伏并网逆变器，包括升压电路、辅助电路、反激式逆变器、滤波电路和电网模块。本发明和传统的光伏并网逆变器相比，该拓扑结构通过增加辅助电路进行功率解耦，可以平衡瞬时交流输出功率和直流输入功率之间的差异，有效抑制逆变器输入端的电流纹波，提高光伏并网逆变器的转换效率，并采用中心抽头隔离变压器，具有很高的电压增益和电压调整率，保证小体积、可靠性和经济性，应用前景非常广泛。

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种基于功率解耦的单级光伏并网逆变器。

背景技术

随着传统化石能源的日益枯竭，全球变暖、环境污染等一系列问题也随之而来，能源问题已经成为世界各国发展面临的严峻挑战。因此，人们不断对新能源进行探索和研究，如光伏发电、风力发电和潮汐发电等。“十四五”规划指出，我国将推进能源革命，坚持集中式和分布式并举，大力提升风电、光伏发电规模，建设一批多能互补的清洁能源基地。其中，光伏发电是最可靠、最安静、最清洁、最无污染的资源，因此对光伏并网逆变器的研究非常具有应用意义与市场价值。

近年来，光伏发电系统的研究引起了学术界和工业界的广泛关注，无论是光伏组件本身还是功率逆变器，如何获取尽可能多的能量以提高光伏发电系统的效率是非常重要的。传统的集中式光伏并网逆变器，串联和并联的光伏组件往往存在不匹配的问题，而分布式光伏并网逆变器由光伏模块和逆变器组成，对于每个光伏模块的最大功率点可以单独跟踪，从而实现输出功率的最优化，最大限度的提高系统整体利用率；并且模块之间没有直流互连，可以避免潜在的电弧问题和成本问题。然而，对于分布式单级光伏并网逆变器，其输出侧往往存在两倍电网频率的大量功率波动，导致光伏模块的输出端出现纹波分量，令光伏组件的平均发电功率降低，因此我们需要提高光伏并网逆变器的效率，并保证小体积、可靠性和经济性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于功率解耦的单级光伏并网逆变器，与传统的光伏并网逆变器相比，该拓扑结构通过增加辅助电路进行功率解耦，可以平衡瞬时交流输出功率和直流输入功率之间的差异，有效抑制逆变器输入端的电流纹波，提高光伏并网逆变器的转换效率，并采用中心抽头隔离变压器，变压器的漏感能量通过去耦电容进行回收，具有很高的电压增益和电压调整率，保证小体积、可靠性和经济性，应用前景非常广泛。

本发明采取的技术方案为：

一种基于功率解耦的单级光伏并网逆变器，包括升压电路、辅助电路、反激式逆变器、滤波电路和电网模块；升压电路输出与反激式逆变器相连，辅助电路输出与升压电路、反激式逆变器相连，反激式逆变器输出与滤波电路相连，滤波电路输出与电网模块相连；所述升压电路包括太阳能板模块PV、电容Cb、电感Lb、二极管Db和IGBT开关管Sb；所述辅助电路包括去耦电容Cd、二极管Dd1、二极管Dd2、IGBT开关管Sd1和IGBT开关管Sd2；所述反激式逆变器包括电感L、中心抽头变压器T、二极管D、二极管Da1、二极管Da2、IGBT开关管S、IGBT开关管Sa1和IGBT开关管Sa2；所述滤波电路包括滤波电感Lf和滤波电容Cf。

所述升压电路的太阳能板模块PV的一端连接电感Lb和电容Cb，太阳能板模块PV的另一端连接a点；电容Cb的另一端连接a点；电感Lb的另一端连接二极管Db的阳极和IGBT开关管Sb；二极管Db的阴极连接b点；IGBT开关管Sb的另一端连接a点。

所述辅助电路的二极管Dd1的阴极连接b点，二极管Dd1的阳极连接去耦电容Cd和IGBT开关管Sd1；IGBT开关管Sd2的一端连接b点，IGBT开关管Sd2的另一端连接去耦电容Cd和二极管Dd2的阴极；二极管Dd2的阳极连接IGBT开关管Sd1和二极管D的阳极。