[实用新型]一种新的两级式交流光伏模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于高电压增益的DC-DC变换器和单相混合箝位型三电平逆变器的新的两级式交流光伏模块。 

背景技术

近年来，随着能源危机和环境问题日益严重，太阳能、风能、地热能和潮汐能等可再生能源的利用越来越受到人们的关注。其中太阳能以其范围广、资源丰富、无污染、无噪音等优点而拥有广阔的应用前景。随着社会的发展，人们对于电力的需求急速增长，在此情况下太阳能发电系统应运而生，人们对于太阳能光伏发电的研究也越来越多。顾名思义，光伏发电就是将太阳能通过光伏效应转换为电能的技术。近年来，交流光伏模块作为小功率发电的重要技术受到广泛应用，这种技术也有了长足的进步。在这种模块中，它将光伏模块与逆变器集成起来，组成一个整体的模块，然后将所有的模块输出并入电网，这样就解决了在传统逆变器中存在的当逆变器和光伏模块不匹配时出现的功率损耗问题。由于交流光伏模块系统安置灵活，可实现系统中光伏组件最大功率点跟踪的独立控制，因此实验证明在外部环境条件相同情况下其对光伏器件的利用率比其它光伏系统结构高出12%。模块集成逆变器（MIC，Module Integrated Converter）是交流光伏模块系统设计的关键，文献[QuanLi;Wolfs,P.;A Review of the Single Phase Photovoltaic Module Integrated ConverterTopologies With Three Different DC Link Configurations Power Electronics,[J].IEEETransactions on Volume 23,Issue 3,May 2008Page(s):1320-1333]回顾了多种不同的MIC结构设计方案。大多数拓扑都采用带高频变压器的高频升压逆变技术，但高频开关会增加开关损耗。为了提高逆变器的效率，有人采用无源或有源软开关技术。然而，增加的无源或有源器件会使拓扑结构复杂，可靠性降低。由于太阳能电池板提供的直流电压通常比较低，所以采用无隔离的变换器[Wuhua Li;Xiangning He;Revies of non-isolated high-stepup DC/DC converters in photovoltaic Grid-connected applications;Industrial Electronics,IEEE Transactions on,2011,page(s):1239-1250]成为了可能。文献[B.Sahan,A.Notholt-Vergara,A.Engler,P.Zacharias,Development of a single-stage three-phase PV module integrated converter[C],12th European Conference on Power Electronics  and Applications EPE,Aalborg,Denmark,September 2007,pp.1-11]研究了一种单级三相电流源型非隔离MIC，但是该结构局限应用于几百伏输出电压的薄膜光伏电池。多电平逆变器因其输出谐波小，器件开关频率低，电磁兼容性好等特性而成为高压大功率领域的研究热点，而这些优良特性也正是交流光伏模块逆变器所需要的。 

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决直流侧电容电压平衡以及系统漏电流等问题，提供一种基于高电压增益的DC-DC变换器和单相混合箝位型三电平逆变器的新的两级式交流光伏模块。具有高升压比功能的DC-DC变换器的应用省去了隔离变压器，采用多级脉冲序列控制方法实现对DC-DC变换器直流侧输出电压的稳定控制，该控制方法同时减小了电压的波动，提高了输出功率，而单相三电平逆变器采用载波移相调制方法进行控制，方法简单，便于设计。 

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案： 

该交流光伏模块采用两级式的拓扑结构，包括前级的DC-DC变换器和后级的单相混合箝位型三电平逆变器，其中DC-DC变换器由开关管M1、M2和电感L1、L2构成，DC-DC变换器的输入端与光伏电池连接，一个输出端与二极管D1连接后，与另一输出端间并联电容C0；DC-DC变换器采用多级脉冲序列方式控制输出电压；