[发明专利]一种光伏并网逆变器

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及应用有控制极的半导体器件的不可逆的直流功率输入变换为交流功率输出的以及用于与电源的供电系统一起使用的设备，具体地说是一种光伏并网逆变器。

背景技术

太阳能的光伏发电技术正逐渐成为人们关注的焦点。在2008年，光伏发电系统全球总的装机容量达到5.56GW，其中，西班牙、德国、意大利、美国、韩国和日本所占的份额超过96％，较之2007年增长了50％。截止2008年底，光伏发电系统总的装机容量已经达到了13.4GW。光伏并网系统在2008年大约占总的装机容量的99％。

光伏并网发电系统主要由光伏阵列模块、逆变器、交流滤波器和电网组成。逆变器是连接光伏阵列模块和电网的关键部件，用以实现控制光伏阵列模块运行于最大功率点和向电网注入正弦电流。目前有三种基本的光伏并网逆变器：工频变压器型光伏逆变器、高频变压器型光伏逆变器和无变压器型光伏逆变器。较之前两种类型，无变压器型光伏逆变器不仅成本降低，体积和重量较小，其效率可提高1-2％。因而，这种类型的光伏并网逆变器在低功率(小于5kW)的场合下越来越受到人们的重视。

然而，由于没有变压器隔离，光伏阵列模块和电网之间存在电气连接，除了导致安全问题外，还可能产生如下两个问题：其一，逆变器输入到电网中的电流可能含有较大的直流分量(即直流注入)，导致电网中的分布变压器工作点偏移，可能引起变压器饱和；其二，如果逆变器具有可变的共模电压，在光伏阵列模块和地之间会产生共模电流(即漏电流)，共模电流可能产生严重的传导型或辐射型电磁干扰，致使电网电流产生畸变，并增加了系统的额外损耗。

目前，对于以上无变压器型光伏逆变器存在的问题的解决方法是：(1)采用接地故障检测装置可以满足安全需求；(2)通常，电网电流通过控制(如PI调节)来消除直流分量。然而，由于检测控制环节所用的器件具有直流偏移问题，导致电网中会有直流分量的存在，为了减小由于器件偏移造成的直流分量就必须使用低偏移量的器件，造成硬件的成本增加。因而，光伏并网逆变器应该选择不存在直流分量问题的逆变拓扑。(3)对于无变压器型光伏并网逆变系统，必须采用不产生可变共模电压的逆变器结构。

论文“Transformerless inverter for single-phase photovoltaic systems”(IEEETransactions on Power Electronics，2007，22(2)：693-697)指出：双极性脉宽调制全桥逆变器用于光伏并网不产生可变的共模电压，然而双极性PWM方式将产生较大的电流纹波，增加了开关损耗，降低了逆变器的效率；同样，双极性脉宽调制全桥逆变器将在电网中产生直流分量。

EP 1369985A2公开了一种全桥逆变器的改进形式，该逆变器具有6个开关管，减小了输出电流的纹波，提高了效率，但电网直流注入的问题并没解决。

EP 1626494A2公开了一种全桥逆变器的改进形式，该逆变器具有5个开关管，减小了输出电流的纹波，提高了效率，但电网直流注入的问题并没解决。

论文“Multilevel converters for single-phase grid connected photovoltaicsystems-an overview”(IEEE International Symposium on Industrial Electronics，Pertoria，South Africa，1998.)指出：采用二极管箝位式三电平逆变器可以不产生共模电流，并且可提高效率，降低纹波，但是这种结构具有直流注入问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种光伏并网逆变器，其拓扑确保对电网不产生直流分量，而且不产生共模电流，同时该逆变器具有输出电流纹波小和较高的效率，克服了现有的全桥逆变器和其他类型无变压器型光伏逆变器在电网中会产生直流分量、产生共模电流或/和产生较大的电流纹波的缺点。