[发明专利]一种单相非隔离型光伏并网逆变器及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于有源逆变器技术领域，涉及一种光伏并网逆变器，尤其涉及一种单相非隔离型光伏并网逆变器及控制方法。

背景技术

光伏并网系统是指将太阳能光伏阵列产生的直流电经过并网逆变器转换为与电网电压同幅值、同频、同相的交流电，并实现与电网连接的系统。光伏并网系统中常采用带工频或高频变压器的隔离型光伏并网逆变器，这样确保了电网和光伏系统之间的电气隔离，从而提供人身保护并避免了光伏系统和地之间的共模电流。然而，若采用工频变压器，其体积大、重量重且价格昂贵；若采用高频变压器，功率变换电路将被分成数级，使得控制复杂化，同时还降低了系统的效率。

为了克服上述有变压器的隔离型并网系统的不足，对无变压器的非隔离型逆变器进行了研究。无变压器的非隔离型单相光伏并网逆变器具有体积小、效率高、价格低的特点，其中最突出的优点是能够将整个系统的效率提高到97～98％，无变压器拓扑的这个特点对于发电成本较高的光伏并网系统来说具有很大的吸引力，所以在小功率光伏并网系统中无变压器的拓扑被广泛应用。然而，在无变压器的非隔离型光伏并网系统中，电网和光伏阵列之间存在电气连接。由于光伏阵列和地之间存在寄生电容，会产生共模电流(即漏电流)，这便增加了电磁辐射和安全隐患。因此，采用无变压器拓扑结构的光伏并网逆变器必须妥善解决的一个问题就是如何消除寄生电容形成的回路中所产生的共模电流。关于共模电流的成因具体可参见“单相非隔离型光伏并网逆变器中共模电流抑制的研究”(孙龙林等，中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会)和“无变压器结构光伏并网系统共模漏电流分析”(马琳等，太阳能学报2009年第30卷第7期第883-887页)。

为了抑制共模电流，例如在申请号为200910234342.9的中国专利申请“一种非隔离光伏并网逆变器及其开关控制时序”中公开了一种能够消除非隔离并网逆变器的共模电流的光伏并网逆变器。该光伏并网逆变器在全桥电路进行单极性调制的基础上加入两支可控开关管和分压电容构成双向箝位支路，对新加入的开关管的驱动信号进行相应的控制，使得在电路进行单极性调制中，配合开关控制时序实现续流电路在续流时，续流回路电位(即，交流输出点对地的电压)降为输入直流电压的一半，从而减小电路中的共模电压。但是这种光伏并网逆变器也存在缺点，该全桥电路采用高频单极性方式进行调制，而正如“单相非隔离型光伏并网逆变器中共模电流抑制的研究”(孙龙林等，中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会)中所指出的，采用单极性调制的全桥拓扑所产生的共模电压激励共模谐振回路产生的共模电流将达到数安培并且随着开关频率的增大而线性增加，也就是说，单极性调制方式本身就不可避免地产生较大的共模电流(采用双极性调制的全桥拓扑的共模电压激励产生的共模电流仅为毫安级)，尤其是在开关频率大的情况下。

又例如，在申请号为EP 1369985 A2的专利申请“Wechselrichter zum Umwandeln einer elektrischenGleichspannung in einen Wechselstrom oder eineWechselspannung”中公开了一种为了去掉单极性SPWM全桥并网逆变器中的隔离变压器而提出的在全桥电路的交流侧桥臂中点加入双向可控开关组构造新的续流回路，但是该申请中没有考虑减小续流阶段的续流回路电位，续流回路电位接近输入直流电压Vin，与单极性调制的全桥拓扑产生的共模电压幅值在0～0.5Vin之间相比，其共模电压和共模电流均较大，而且产生的开关损耗是单极性调制的2倍。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中单相非隔离型光伏并网逆变器不能有效抑制共模电流的不足，提供一种单相非隔离型光伏并网逆变器及控制方法，以更好地抑制非隔离型并网逆变器电路中的共模电流的产生。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是该单相非隔离型光伏并网逆变器，包括全桥电路、控制电路以及续流电路，其中：

全桥电路，其用于将光伏阵列产生的直流电压转换为满足并网需要的正弦波电压，包括第一桥臂和第二桥臂，第一桥臂上设置有两个或三个或四个串联连接的带有反向并联二极管的开关管，第二桥臂上相应地设置有四个或三个或两个串联连接的带有反向并联二极管的开关管，第一桥臂和第二桥臂分别与输入直流电源并联，第一桥臂和第二桥臂的交流输出端分别连接至进网滤波电感；