[发明专利]无变压器光伏并网逆变装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源发电领域，具体地说涉及一个把太阳能电池产生的直流 电转换成交流电并输送到一电网的装置及其控制方法，它适用于各种太阳能并 网发电系统。

背景技术

目前市场上的逆变器按照输出波形可以分成两大类：其一为非纯正弦波逆 变器，其二为纯正弦波逆变器。非纯正弦波逆变器包括方波逆变器、准正弦波 逆变器等等。非纯正弦波逆变器只能用于阻性负载，如果用于感性、容性、整 流滤波等负载的话会对负载和逆变器本身造成损坏。因此，该类逆变器只在低 端市场存在，在绝大多数情况下是不可用的。

纯正弦波逆变器适用于各种类型的负载，而且如果对它的输出信号的幅 度、相位进行一定的控制的话就可以使之输送到一电网(如市电电网)中实现 并网。纯正弦波逆变从逆变方案来分类，可以分成三类。第一类是工频变压器 方案，它是最早的一种逆变方案，需要一个庞大的变压器体积大、重量重、成 本高、效率低。第二类是高频变压器方案，它只需要一个比较小的高频变压器， 体积、重量、效率均有所改善，但是电路比较复杂，因此成本的改善并不明显。

为降低太阳能发电系统的成本，使之得以普及，比较理想的是无变压器方 案，它不需要变压器，可以使系统体积、重量、成本大大改善。并且，由于太 阳能发电系统中，太阳能电池板成本很高，因此需要进一步提高逆变器的效率。 另外，如果太阳能发电使用并网发电，那么可以省去蓄电池组等很多设备，进 一步降低系统成本，这就需要对发电系统的输出信号的幅度、相位进行一定的 控制使之与电网中的固有交流电信号一致。由于无变压器方案没有实现发电系 统与电网的隔离，因而对于无变压器并网的实现，其安全性能是非常重要的。

因此，设计一种无变压器、效率高、安全性好的太阳能并网逆变装置，是 业界的共同期望。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无变压器的太阳能并网逆变装置，它同时具备 成本低、效率高、体积小等特点。

本发明的另一目的是提供一种无变压器的太阳能并网逆变装置的逆变控 制方法，以便使逆变过程具有更高的效率和安全性。

本发明的一个实施例提供一种无变压器光伏并网逆变装置包括升压单元、 逆变单元、并网单元、以及控制单元。升压单元连接太阳能电池，用以对该太阳能 电池的输出电压进行升压后输出一直流电压。逆变单元连接该升压单元，用以将该 升压单元所输出的直流电压转换为交流电压。并网单元连接在该逆变单元与一交流 电网之间，该并网单元根据一控制信号闭合或断开该逆变单元与该交流电网之间的 电性连接。控制单元连接该并网单元和逆变单元，控制单元采样该升压单元的直流 电压以及该交流电网的交流电压和相位，并根据该直流电压和该电网的交流电压和 相位确定输出至该逆变单元的驱动信号和输出至该并网单元的并网信号，其中该驱 动信号的相位与该电网交流电相位同步。

在上述的无变压器光伏并网逆变装置中，该升压单元包括：一电感，其一 端连接该太阳能电池的一输出端；一续流二极管，其阳极端连接该电感的另一 端；一功率管，该功率管一端连接该电感的另一端，功率管另一端连接该太阳 能电池的另一输出端，功率管控制端受一占空比可调的开关信号控制而导通或 关闭，而在该续流二极管的阴极端输出所述直流电压。

在上述的无变压器光伏并网逆变装置中，该控制单元包括：一组采样电路， 采样该升压单元的直流电压以及该交流电网的交流电压和相位；控制芯片，根据该 直流电压和该电网的交流电压和相位确定输出至该逆变单元的驱动信号和输出至 该并网单元的并网信号；以及一组驱动电路，增大该驱动信号和该并网信号的功率 并分别输出至该逆变单元和该并网单元。