[发明专利]一种宽输入电压低损耗的单相光伏并网逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及逆变器技术领域，具体涉及一种宽输入电压低功耗的单相 光伏并网逆变器。

背景技术

光伏并网逆变器的作用是将光伏阵列宽的直流电压转换为交流电向电 网输送电能，其设计目标是在性能良好且工作可靠的同时，尽可能输出最 大的发电功率。而光伏发电效率主要受限制于光伏阵列电压的利用率以及 逆变器的转换效率。目前单相无变压器光伏并网逆变器是小功率并网逆变 器的常用结构，它不仅可以减小逆变器的体积，降低其成本，还能提高逆 变器的效率。常用的单相无变压器并网逆变器主要有：全桥结构、H5结构、 H6结构、HERIC结构以及并联的BUCK变换器结构等，这些并网逆变器 的转换效率稍有不同，其中并联的BUCK变换器结构效率最高，可以达到 98％。这些并网逆变器的结构有一个共同的特点，就是均采用单级结构。为 实现光伏阵列输出的能量传输给电网，单级结构要求并网逆变器的输入电 压必须高于电网电压峰值，至少高于310V，这就不利于光伏电压的充分利 用。

为了提高光伏电压的利用率，当光伏阵列输出电压较低时，现已有解 决方案是：一般在并网逆变器的前端增加一个升压变换器，形成一个两级 的并网逆变器的结构。前级升压变换器用于将光伏阵列输出电压升高到一 个更高的稳定直流电压，而后级逆变器则将直流电能转换为交流电能并与 电网并网。尽管后级的全桥逆变器采用上下混合调制策略，以降低开关管 的开关损耗，但由于前级增加了升压变换器，同时前级变换器和后级变换 器独立控制，两者之间没有任何的协调机制，这两个变换器在多数情况下 都要同时工作，因此这种光伏并网逆变器总的效率难以提高，一般在95％ 左右。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种宽输入电压低功耗 的单相光伏并网逆变器，旨在解决现有的单相无变压器并网逆变器存在的 太阳能利用率和效率低的技术问题。

本发明提供了一种宽输入电压低功耗的单相光伏并网逆变器，所述单 相光伏并网逆变器为两级结构，前级为升压变换器，后级为降压变换器， 所述升压变换器包括第一开关管Sb、储能电感Lb、第一续流二极管Db、 旁路二极管Db1和薄膜电容Cdc；所述储能电感Lb的一端连接至输入电压 Vin的正极，所述储能电感Lb的一端还连接至所述旁路二极管Db1的阳极， 所述第一续流二极管Db的阳极连接至所述储能电感Lb的另一端，所述第 一续流二极管Db的阴极连接至所述旁路二极管Db1的阴极；所述薄膜电 容Cdc的一端连接在所述第一续流二极管Db的阴极，所述薄膜电容Cdc 的另一端连接至所述输入电压Vin的负极；所述第一开关管Sb的一端连接 至所述储能电感Lb的另一端，所述第一开关管Sb的另一端连接至所述输 入电压Vin的负极；所述第一开关管Sb的控制端用于接收外部的PWM调 制信号并控制所述第一开关管Sb的一端与另一端之间的导通；所述降压变 换器包括：第二开关管S1、第三开关管S2、第四开关管S3、第五开关管 S4、第二续流二极管D1、第三续流二极管D2、第一滤波电感L_f1、第二滤 波电感L_f2和滤波电容C_f；所述第二开关管S1与所述第一滤波电感L_f1相连 和所述滤波电容C_f构成输出正弦电压的正半周的斩波电路，所述第二续流 二极管D1连接在所述第二开关管S1和所述第一滤波电感L_f1之间为所述第 一滤波电感L_f1提供续流回路；所述第三开关管S2与所述第二滤波电感L_f2相连和所述滤波电容C_f构成输出正弦电压的负半周的斩波电路，所述第三 续流二极管D2连接在所述第三开关管S2和所述第二滤波电感L_f2之间为所 述第二滤波电感L_f2提供续流回路；所述第四开关管S3和所述第五开关管 S4的一端相连，并与所述第二续流二极管D1和所述第三续流二极管D2的 阴极相连，所述第四开关管S3和所述第五开关管S4的另一端分别电网两 端相连，交替导通提供正负半周斩波切换回路。所述第二开关管S1、第三 开关管S2、第四开关管S3、第五开关管S4的控制端接收外部的PWM调 制信号。