[发明专利]消除直流输入端纹波的单相逆变器及太阳能光伏发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力转换技术领域，具体来说，本发明涉及一种消除直流输入端纹波的单相逆变器及太阳能光伏发电系统。

背景技术

很多可再生能源产生直流电，例如太阳能光伏和化学电池。直流电通过逆变器转换为固定频率的正弦交流电，传输给电网或者离网使用。

太阳能光伏发电系统的逆变器最近趋向于采用分布式的微型逆变器(微逆变器)。微型逆变器对每个直流光伏组件提供最大功率点控制，从而使每个直流光伏组件产生最大的能量，提高整个太阳能光伏发电系统的性能。另外，微型逆变器还能产生交流低压输出，而不是中心式逆变器系统的高直流电压输出，提高了系统的安全性和工作效率。

图1为现有技术中的一个单相逆变器的结构示意图。如图所示，该单相逆变器100连接在太阳能板101和电网102之间，其可以包括直流检测电路103、直流-直流转换电路104、直流-交流转换电路105、交流检测电路106以及电力转换控制电路107。其中，直流检测电路103与太阳能板101相连接，用于检测输入的直流电信号(至少包括输入电压和电流)；交流检测电路106与电网102相连接，用于检测输出的交流电信号(至少包括输出电压和电流)；直流-直流转换电路104与直流检测电路103相连接，用于对直流电信号进行升压与稳压；直流-交流转换电路105分别与直流-直流转换电路104和交流检测电路106相连接，用于将直流电转换成交流电；以及电力转换控制电路107分别与直流检测电路103、交流检测电路106、直流-直流转换电路104和直流-交流转换电路105相连接，根据输入电压和电流以及输出电压和电流通过基准电流控制开关(未图示)，使逆变器100产生与电网102的交流电压同相位的输出交流电。

单相逆变器的一个基本特性是：电源和负载间的能量传输包括平均能量和双倍频率的纹波。逆变器希望从直流电源获取没有纹波的直流电，然后将平均能量和纹波能量传给输出负载，这样就要求逆变器里有能量存储单元来处理纹波能量。在如图1所示的现有技术的单相逆变器的结构示意图中，逆变器100产生和交流电网102能量同相的输出功率，所以输出能量在零和峰值输出功率之间震荡。在逆变器100的输出功率为零时，光伏组件的电流不流过逆变器100，所以给存储电容(未图示)充电；在逆变器100的输出功率为峰值时，存储电容放电补充光伏组件的功率，使峰值达到平均值的两倍。所以，存储电容的充放电形成了光伏组件提供的直流电之上附加的交流成分，叫做纹波功率。

为管理双倍频率的纹波功率，能量需要被在两倍的频率存储和释放。为避免能量交换造成大的电压纹波，需要使用大的电容C。图2为现有技术中的一个单相反激逆变器的简单电路结构示意图。如图所示，该单相反激逆变器200的直流输入端设置有大的电容C，来减小能量存储和释放产生的纹波电压。这里的单相反激逆变器200以单路反激为例，但两路或多路地交错反激也是类似的情况。

通常逆变器采用在直流主线的大容量电解电容作为被动滤波器，但电解电容有多种失效模式，特别是纹波电流造成电容内部自热，减少寿命。主动滤波电路被广泛研究来替代被动方法，通过分开的能量变换电路来提供另一个纹波，该纹波抵消掉双频率纹波功率，但该方法需要复杂的电路和控制方法。

所以，需要能简单地消除单相逆变器中直流侧输入端的纹波功率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种消除直流输入端纹波的单相逆变器及太阳能光伏发电系统，可以简单地消除单相逆变器直流侧输入端的纹波功率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种消除直流输入端纹波的单相逆变器，连接于直流输入和交流输出之间，包括：

直流检测电路，与所述直流输入相连接，用于检测输入的直流电信号；

交流检测电路，与所述交流输出相连接，用于检测输出的交流电信号；

直流-直流转换电路，与所述直流检测电路相连接，用于对所述直流电信号进行升压；

直流-交流转换电路，分别与直流-直流转换电路和交流检测电路相连接，用于将所述直流电转换成所述交流电；

电力转换控制电路，分别与所述直流检测电路、所述交流检测电路、所述直流-直流转换电路和所述直流-交流转换电路相连接，用于根据输入的直流电压和电流以及输出的交流电压和电流通过基准电流控制开关，使所述单相逆变器产生与所述交流电压同相位的输出交流电；以及

纹波消除单元，分别与所述直流检测电路、所述交流检测电路和所述直流-交流转换电路相连接，用于根据输入的直流电信号和输出的交流电信号消除所述单相逆变器直流输入端的纹波；