[发明专利]一种无桥逆变电路与太阳能无桥逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及电子器件，具体地，涉及一种无桥逆变电路与太阳能无桥逆变器。

背景技术

随着能源的进一步紧张，绿色能源得到越来越多国家的关注，典型的风能和太阳能这类可再生能源发电系统也更多的被大范围的应用，为了能够提高能源的利用效率，通常这类能源的转换都会使用DC/AC逆变器，将收集到的绿色能源回馈给电网，做分布式发电用。其典型的发电系统结构如图1所示。

在图1所示的分布式发电系统中，电能收集装置对于风能来说是叶片带动的发电机，而对于太阳能来说，就是太阳能电池板组件，他们主要是将绿色能源转换为电能，但是该电能还需要提供给电网或者给家电使用，因此需要能量转换。图1中的DC/DC变换器，首先将电能收集装置收集到的电能转换为一个稳定的直流输出电，再通过DC/AC逆变器，将该直流电逆变为AC交流电，最后并网到电网，为电网中的负载提供能量。对于现代的风力发电装置，一般还带有一个AC/DC整流级，放置在DC/DC变换器前面。由于电网是低频的工频交流电，以上典型的分布式发电系统的结构，又可以分化为如图2和图3所示的两种结构。

图2所示的高频载波的分布式发电系统，被广泛应用于大功率的分布式发电系统中，主要采用一个较大功率的DC/DC变换器将电能收集装置的能量转换为稳定的直流电，再通过高频切换的DC/AC逆变器将直流电转化为交流电，而该高频切换的频率中包含有一个基本载波是电网工作频率，之后通过简单滤波，将高频纹波滤除，就可以获得较干净的电网工频交流电，再并网发电。该方法的优点是用一个大功率的变换器来统一处理能量，使用的分立元件少，单位功率的发电成本相对较低，而高频载波的逆变器可以使用大功率的晶体模块来实现，仅仅需要做一些驱动控制电路即可，然而该方法不能优化电能收集装置的能量输出，简单来说，为了获得大功率的输出，多数电能收集装置会选择串联以提高电压，并联以提高电流的方式来增加输出功率。

但是无论串联还是并联，一旦级联在一起的能量收集模块有一个工作不正常或无法输出额定功率，就会同步影响其他模块，一起降低输出功率，从而降低总的发电量，从能量的利用角度来说，该方法的能量利用效率不高。为了尽量减小这种影响，在实际当中，对大型太阳能发电站的选址有苛刻要求，安装中要尽可能保证系统中的每块太阳能电板工作状态一致。这非但在实际中很难实现，也额外增加了系统的建设成本。

图3所示的准DC/DC变换器加工频切换DC/AC逆变器的分布式发电系统，正被广泛的应用于基于中小功率的发电装置中。该系统中的DC/DC变换器是一个准DC/DC变换器，它使用正弦波脉宽调制将从电能收集装置获得的电能转化为两倍电网工频的准正弦波输出，然后连接到的DC/AC逆变器只要按照工频切换，将该两倍电网工频的准正弦波切换为工频正弦波再并入电网即可。这种方法的优点是整个发电系统被分为了多个发电小单元，每个小单元有独立的逆变器并网。这样，每个小单元的工作状态在实际中可以独立调节，从而得到优化。一个单元的故障不会影响系统中的其他部分。而该方案的缺点是由于每个单元中逆变器处理的功率较小，分布式发电需要较多的变换器设备，成本相对图2所示的集中处理方法较高。

上述无论图2还是图3所示的分布式发电系统中，都包含了DC/AC的逆变器，其主要是用全桥结构的晶体开关所组成，如图4所示的基本逆变桥。

图4中的开关                                                、、与，可以是MOSFET（金属-氧化层-半导体-场效晶体管），也可以是SCR（可控硅整流器），还可以是IGBT（绝缘栅双极型晶体管）等可控或半控硅晶体元件，其主要的作用就是按照图2或者图3的规则做切换，将直流或者准正弦波变换成标准正弦波，然后送入电网。图4中的基本逆变桥的后端，原则上还应该包含滤波电路，这里只做原理说明，就不再详细介绍。