[发明专利]一种并网逆变器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电路技术领域，更具体地说，涉及一种并网逆变器及其控制方法。

背景技术

如图1所示，为现有的并网逆变器的主电路拓扑结构图。现有的并网逆变器主要包括直流侧电源10、直流侧开关20、母线电容组件30、逆变单元40、滤波单元50、接触器60、断路器70和主控单元（未示出）。其中，直流侧电源10通过直流侧开关20输出至母线电容组件30，再通过逆变单元40进行交流逆变后，经过滤波单元50得到一正弦电压，接触器60闭合，输出经过断路器70至电网80。其中滤波单元50为常用的LC滤波电路或者LCL滤波电路。该并网逆变器的工作原理为：当交流侧的接触器60断开时，如果主控单元检测到直流侧电源10的直流电压满足开机条件，比如直流电压达到开机电压，主控单元输出PWM波控制逆变单元40进行交流逆变，通过调节PWM波控制经滤波单元40滤波后得到的正弦电压与接触器60前端的电网80电压同步，当检测到接触器60两端的电压一致后，主控单元闭合接触器60的开关，实现并网发电。当直流侧电源10的直流电压降低到关机电压后，主控单元控制逆变单元40停止逆变，导致正弦电压低于电网电压，主控单元控制接触器60断开。同时，主控单元对断路器70不进行控制，断路器70起过载、短路保护及维修隔离的功能。上述直流侧电源10可以为光伏电池，相应的并网逆变器为光伏并网逆变器，上述直流侧电源10也可以为铅酸、锂电等其他储能型直流电源，则相应的并网逆变器为储能并网逆变器。

然而，上述并网逆变器在主回路采用断路器70和接触器60实现线路通断以控制线路输出的设计方案，使得开关的成本较高，同时由于在主回路存在两个开关，节点较多，逆变器的损耗也增加，效率降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有并网逆变器通过接触器实现线路通断导致开关成本高损耗大的缺陷，提供一种在滤波单元中对滤波电容串联开关元件进行通断控制的并网逆变器及其控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种并网逆变器，包括主控单元以及依次连接的直流侧电源、直流侧开关、母线电容组件、逆变单元、滤波单元和断路器；所述滤波单元至少包括滤波电容；所述滤波单元还包括：与所述滤波电容串联的开关元件；

所述主控单元与所述直流侧电源、逆变单元和开关元件连接，在检测的直流电压达到开机电压时发送PWM波启动逆变单元并闭合所述开关元件，且所述主控单元与所述断路器连接，在所述滤波单元的输出电压达到电网电压时控制所述断路器闭合；所述主控单元还在检测的直流电压低于开机电压时停止发送PWM波控制逆变单元停止逆变并断开所述开关元件。

在根据本发明所述的并网逆变器中，所述主控单元还在检测到系统故障时，控制所述断路器和所述开关元件断开。

在根据本发明所述的并网逆变器中，所述逆变单元为三相半桥或全桥逆变结构。

在根据本发明所述的并网逆变器中，所述滤波电容和开关元件均为三个，且所述滤波单元还包括三个电感，其中，滤波单元的输入端和输出端之间的每相线路上串联一电感，三个所述滤波电容以星形方式连接后再分别通过一开关元件连接至各相线路。

在根据本发明所述的并网逆变器中，所述滤波电容和开关元件均为三个，且所述滤波单元还包括三个电感，其中，滤波单元的输入端和输出端之间的每相线路上串联一电感，三个所述滤波电容以三角形方式连接后再分别通过一开关元件连接至各相线路。

在根据本发明所述的并网逆变器中，所述滤波电容和开关元件均为三个，所述滤波单元还包括六个电感，其中，滤波单元的输入端和输出端之间的每相线路上串联两个电感，且三个所述滤波电容以星形方式连接后再分别通过一开关元件连接至各相线路上串联的两个电感之间的节点上。

在根据本发明所述的并网逆变器中，所述滤波电容和开关元件均为三个，所述滤波单元还包括六个电感，其中，滤波单元的输入端和输出端之间的每相线路上串联两个电感，且三个所述滤波电容以三角形方式连接后再分别通过一开关元件连接至各相线路上所述两个电感之间的节点上。

在根据本发明所述的并网逆变器中，所述逆变单元为单相全桥或半桥逆变结构；所述滤波电容和开关元件均为一个，且所述滤波单元还包括一个电感，其中，所述滤波单元的第一输入端通过所述电感连接至所述滤波单元的第一输出端，所述滤波单元的第二输入端与第二输出端相连，所述滤波电容和开关元件串联后跨接在所述第一输出端和第二输出端之间。

在根据本发明所述的并网逆变器中，所述开关元件为继电器、接触器、可控硅整流器、场效应管或绝缘栅双极型晶体管等无源或有源开关元件。