[发明专利]一种双交错反激式光伏并网微逆变器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源光伏并网发电领域，特别涉及一种双交错反激式光伏并网微逆变器及其控制方法。

背景技术

能源作为人类社会发展的核心要素和关键推动力，随着人类社会的发展，当前的能源结构越发突显出其不足之处，如常规能源的耗竭，环境不友好性。太阳能以其丰富性，清洁性，受到了越来越多的关注。规模化发展太阳能有利于应对日益增长的能源需求，缓解能源危机，降低环境污染。许多发达国家为实现能源可持续发展，积极推广屋顶计划和外墙式光伏并网发电技术，其成功经验和有益效果对我们发展光伏并网发电技术，有效利用太阳能具有建设性指导意义。

早期使用集中式光伏并网逆变器，即大量光伏组件串并联后连接至一个集中式光伏并网逆变器。虽然这种结构能够提供足够高的直流电压，从而省掉升压环节，但是它在以下三方面的不足严重局限了它的广泛持续应用：（1）高直流母线电压在增加器件电压应力的同时降低了系统的安全系数，高压直流电缆也增加了系统成本；（2）光伏组件特性不完全匹配、遮挡和环境温差等因素的存在使得集中式最大功率点跟踪无法实现最大化光伏组件的能量输出；（3）逆变器是依据具体工作条件设计而得，扩展灵活性差。

光伏并网微逆变器集成有控制和各种保护作用，可直接将单个光伏组件所形成的30～70V较低的直流转换为满足要求的交流注入电网，可以安装在每个光伏组件背面而不占用额外的空间，若干相同光伏微逆变器模块可并联组成分布式光伏并网发电系统。由于每块光伏组件对应一个并网逆变器，因此可以实现单块组件的最大功率点跟踪，消除了光伏组件老化、不一致、遮挡等因素对系统整体效率的影响，提高了发电总量；模块化并联，系统无单点故障，有利于快速诊断和改进，系统扩展灵活；智能化通讯方式，使得监控系统可跟踪至单块组件，为智能电网的应用奠定基础；直流母线电压即光伏组件电压，系统无高电压，降低了对器件的应力，安装安全方便，真正做到即插即用。

目前广泛使用反激式变换器构成两级式光伏并网逆变器，第一级反激变换器调制其输出电流跟踪整流正弦波，第二级全桥变换器进行工频调制，将整流正弦电流“展开”为正弦电流并网。为了消除输入电流纹波，减小输入侧电容容量大小，减小磁芯体积和半导体器件的额定电流，一般采用交错反激式变换器。然而仍然存在以下几点不足：（1）两级式交错反激光伏并网逆变器在结构上不够紧凑，系统功率密度偏低；（2）直流侧输入电容依然偏大，功率器件电压电流应力较大，尤其是工作在电流断续模式的时候，使得整机效率不够高，质保寿命与光伏组件无法接近一致；（3）为保证系统可靠换流，全桥变换器在电流过零时插入了比较大的死区，并网电流在过零点的较大畸变降低了并网电流波形质量。

发明内容

本发明涉及一种双交错反激式光伏并网微逆变器拓扑结构及其控制方法，其目的在于克服两级式交错反激光伏并网逆变器在结构上不够紧凑，系统功率密度偏低；整机效率不够高，质保寿命与光伏组件无法接近一致；全桥变换器在电流过零时存在比较大的死区，并网电流在过零点的较大畸变降低了并网电流波形质量的问题，为解决上述问题，采用如下技术方案：

一种双交错反激式光伏并网微逆变器，包括直流侧电容C_PV、双反激变换器、换流桥和输出滤波器；直流侧电容C_PV与光伏电池并联；

所述双反激变换器包括第一变压器T1、第二变压器T2、第一反向阻断型功率开关S_PV1、第二反向阻断型功率开关S_PV2以及4个电力二极管D_rect1、D_rect2、D_rect3和D_rect4；

输出滤波器包括滤波电容C_grid和滤波电感L_grid；

换流桥由第一晶闸管S_ac1和第二晶闸管S_ac2组成，S_ac1和S_ac2分别构成正向换流桥臂和负向换流桥臂；

第一反向阻断型功率开关S_PV1的S极接光伏电池的负极，第一反向阻断型功率开关S_PV1的D极通过第一变压器T1的原边接光伏电池的正极；第二反向阻断型功率开关S_PV2的S极通过第二变压器T2的原边接光伏电池的负极，第二反向阻断型功率开关S_PV2的D极接光伏电池的正极；

图1中绕组的上端为第一端，绕组的下端为第二端；