[发明专利]一种光伏并网逆变器及其控制方法

权利要求书

1.一种光伏并网逆变器，其特征在于：包括第一直流母线电容支路、第二直流母线电容支路、升压变换电路、直流旁路支路、全桥逆变电路和交流滤波电路；所述第一直流母线电容支路、升压变换电路、第二直流母线电容支路、全桥逆变电路和交流滤波电路依次连接，所述第一直流母线电容支路的输入端外接光伏组件串，所述交流滤波电路的输出端外接电网，所述第一直流母线电容支路的输入端与全桥逆变电路的输出端之间并接有直流旁路支路；

所述光伏并网逆变器包括以下两种结构：

第一种光伏并网逆变器结构如下：

所述第一直流母线电容支路包括第一直流母线电容；

所述第一直流母线电容的正极和负极分别与光伏组件串的正输出端和负输出端连接；

所述升压变换电路包括储能电感、第一功率开关管和第一功率二极管；

所述储能电感的一端与第一直流母线电容的正极连接，另一端分别与第一功率开关管的集电极和第一功率二极管的阳极连接，所述第一功率开关管的发射极与第一直流母线电容的负极连接；

所述第二直流母线电容支路包括第二直流母线电容；

所述第二直流母线电容的正极与第一功率二极管的阴极连接，所述第二直流母线电容的负极与第一直流母线电容的负极连接；

所述全桥逆变电路包括第四功率开关管、第五功率开关管、第六功率开关管和第七功率开关管；

所述第四功率开关管的发射极与第五功率开关管的集电极连接，所述第六功率开关管的发射极和第七功率开关管的集电极连接，所述第四功率开关管和第六功率开关管的集电极均与第二直流母线电容的正极连接，所述第五功率开关管和第七功率开关管的发射极均与第二直流母线电容的负极连接；

所述交流滤波电路包括第一滤波电感、第二滤波电感和滤波电容；

所述第一滤波电感的一端与第四功率开关管的发射极连接，另一端与滤波电容的一端连接，所述滤波电容的另一端与第二滤波电感的一端连接，所述第二滤波电感的另一端与第六功率开关管的发射极连接，所述滤波电容的两端外接电网；

所述直流旁路支路具有第一连接端、第二连接端和第三连接端，所述第二连接端和第三连接端为直流旁路支路的输出端，所述第一连接端为直流旁路支路的输入端；

所述第一连接端与第一直流母线电容的正极连接，所述第二连接端与第四功率开关管的发射极连接，所述第三连接端与第六功率开关管的发射极连接；

第一种光伏并网逆变器结构的直流旁路支路包括以下两种结构：

第一种结构为： 所述直流旁路支路包括第二功率二极管、第二功率开关管和第三功率开关管，所述第二功率二极管的阳极与第一连接端连接，阴极分别与第二功率开关管和第三功率开关管的集电极连接，所述第二功率开关管的发射极与第二连接端连接，所述第三功率开关管的发射极与第三连接端连接；

第二种结构为：所述直流旁路支路包括第三功率二极管、第四功率二极管、第二功率开关管和第三功率开关管，所述第三功率二极管和第四功率二极管的阳极均与第一连接端连接，所述第三功率二极管的阴极与第二功率开关管的集电极连接，所述第二功率开关管的发射极与第二连接端连接，所述第四功率二极管的阴极与第三功率开关管的集电极连接，所述第三功率开关管的发射极与第三连接端连接；

第一种光伏并网逆变器结构的驱动原理为：

电网电压正半周，光伏组件串输出电压低于电网电压瞬时值的绝对值时，第二功率开关管与第七功率开关管的驱动信号相同，均为高电平，第四功率开关管的驱动信号按单极性SPWM方式高频动作，其它功率开关管驱动信号均为低电平；

电网电压正半周，光伏组件串输出电压高于电网电压瞬时值的绝对值时，第七功率开关管的驱动信号为高电平，第二功率开关管的驱动信号按单极性SPWM方式高频动作，其它功率开关管驱动信号均为低电平；

电网电压负半周，光伏组件串输出电压低于电网电压瞬时值的绝对值时，第三功率开关管与第六功率开关管的驱动信号相同，均为高电平，第五功率开关管的驱动信号按单极性SPWM方式高频动作，其它功率开关管驱动信号均为低电平；

电网电压负半周，光伏组件串输出电压高于电网电压瞬时值的绝对值时，第六功率开关管的驱动信号为高电平，第三功率开关管的驱动信号按单极性SPWM方式高频动作，其它功率开关管驱动信号均为低电平；

第二种光伏并网逆变器结构如下：

所述第一直流母线电容支路包括第一直流母线电容；

所述第一直流母线电容的正极和负极分别与光伏组件串的正输出端和负输出端连接；

所述升压变换电路包括储能电感、第一功率开关管和第一功率二极管；

所述储能电感的一端与第一直流母线电容的负极连接，另一端分别与第一功率开关管的发射极和第一功率二极管的阴极连接，所述第一功率开关管的集电极与第一直流母线电容的正极连接；

所述第二直流母线电容支路包括第二直流母线电容；

所述第二直流母线电容的正极与第一功率开关管的集电极连接，所述第二直流母线电容的负极与第一功率二极管的阳极连接；

所述全桥逆变电路包括第四功率开关管、第五功率开关管、第六功率开关管和第七功率开关管；

所述第四功率开关管的发射极与第五功率开关管的集电极连接，所述第六功率开关管的发射极和第七功率开关管的集电极连接，所述第四功率开关管和第六功率开关管的集电极均与第二直流母线电容的正极连接，所述第五功率开关管和第七功率开关管的发射极均与第二直流母线电容的负极连接；

所述交流滤波电路包括第一滤波电感、第二滤波电感和滤波电容；

所述第一滤波电感的一端与第四功率开关管的发射极连接，另一端与滤波电容的一端连接，所述滤波电容的另一端与第二滤波电感的一端连接，所述第二滤波电感的另一端与第六功率开关管的发射极连接，所述滤波电容的两端外接电网；

所述直流旁路支路具有第一连接端、第二连接端和第三连接端，所述第二连接端和第三连接端为直流旁路支路的输出端，所述第一连接端为直流旁路支路的输入端；

所述第一连接端与第一直流母线电容的负极连接，所述第二连接端与第六功率开关管的发射极连接，所述第三连接端与第四功率开关管的发射极连接；

第二种光伏并网逆变器结构的直流旁路支路包括以下两种结构：

第一种结构为：所述直流旁路支路包括第二功率二极管、第二功率开关管和第三功率开关管，所述第二功率二极管的阴极与第一连接端连接，阳极分别与第二功率开关管和第三功率开关管的发射极连接，所述第二功率开关管的集电极与第二连接端连接，所述第三功率开关管的集电极与第三连接端连接；

第二种结构为：所述直流旁路支路包括第三功率二极管、第四功率二极管、第二功率开关管和第三功率开关管，所述第三功率二极管和第四功率二极管的阴极均与第一连接端连接，所述第三功率二极管的阳极与第二功率开关管的发射极连接，所述第二功率开关管的集电极与第二连接端连接，所述第四功率二极管的阳极与第三功率开关管的发射极连接，所述第三功率开关管的集电极与第三连接端连接；

第二种光伏并网逆变器结构的驱动原理为：

电网电压正半周，光伏组件串输出电压低于电网电压瞬时值的绝对值时，第二功率开关管与第七功率开关管的驱动信号相同，均为高电平，第四功率开关管的驱动信号按单极性SPWM方式高频动作，其它功率开关管驱动信号均为低电平；

电网电压正半周，光伏组件串输出电压高于电网电压瞬时值的绝对值时，第七功率开关管的驱动信号为高电平，第二功率开关管的驱动信号按单极性SPWM方式高频动作，其它功率开关管驱动信号均为低电平；

电网电压负半周，光伏组件串输出电压低于电网电压瞬时值的绝对值时，第三功率开关管与第五功率开关管的驱动信号相同，均为高电平，第六功率开关管的驱动信号按单极性SPWM方式高频动作，其它功率开关管驱动信号均为低电平；

电网电压负半周，光伏组件串输出电压高于电网电压瞬时值的绝对值时，第五功率开关管的驱动信号为高电平，第三功率开关管的驱动信号按单极性SPWM方式高频动作，其它功率开关管驱动信号均为低电平。