[发明专利]一种无电解电容纹波抑制的高效率光伏并网逆变器

说明书

本发明公开了一种无电解电容纹波抑制的高效率光伏并网逆变器。该逆变器主电路拓扑包括直流电源、输入电容、原边开关管、隔离变压器、副边二极管、滤波电容、工频极性反转逆变桥、滤波电感、电网及纹波抑制单元。本发明在逆变器输入侧加入了由辅助开关管、辅助电感、辅助二极管和解耦电容构成的纹波抑制单元，实现了并网侧引起的直流电源端低频功率纹波的抑制，并通过允许解耦电容具有较高电压等级与大范围电压波动，使系统避免采用寿命短、体积大的电解电容，延长光伏并网逆变器的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种无电解电容纹波抑制的高效率光伏并网逆变器，属于隔离、微型、光伏并网逆变器，其利用增加的纹波抑制单元来解耦交流输出侧引起的功率脉动。

背景技术

由于全球能源危机和环境污染等问题，光伏发电以其清洁、可持续等一系列优点，受到了人们关注，促使光伏产业得到了迅速发展。光伏电池板通过采用最大功率点跟踪来产生相对恒定的直流功率，而并网侧输出功率含有的两倍电网频率的功率脉动，引起输入功率与瞬时输出功率的不平衡，若不解耦该功率脉动，将影响光伏板最大功率点跟踪。通常在直流侧并联大容量的电解电容来平滑输入功率是最简单的方法，但电解电容的寿命很短，远低于太阳能光伏板的寿命，已成为制约光伏发电系统使用年限的瓶颈，且增加了维护成本。在电路中并联谐振频率为两倍电网频率的LC谐振支路，也能够抑制功率纹波，同时减小了电容值，但是该方法所需的电感感值和电容容值依然较大，一定程度上降低系统功率密度。总而言之，采用无源器件来抑制逆变器并网侧引起的输入侧功率纹波的方法，存在着体积大、可靠性低、效率受限等不足。为了提高逆变器的功率密度和效率，并使光伏并网逆变器具有与光伏电池板相匹配的使用寿命，提出一些能够抑制输入侧功率纹波的新拓扑方案和控制策略，且系统中无电解电容，具有极高的价值。

发明内容

本发明的目的在于针对上述逆变器所存在的技术缺陷提供一种无电解电容纹波抑制的高效率光伏并网逆变器，避免采用电解电容，抑制了直流输入侧低频功率纹波。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种无电解电容纹波抑制的高效率光伏并网逆变器，包括直流电源、输入电容、原边开关管、隔离变压器、副边二极管、滤波电容、工频极性反转逆变桥、滤波电感及电网；其中直流电源的正极、输入电容的一端和隔离变压器原边绕组的同名端相连接，隔离变压器原边绕组的异名端接原边开关管的集电极，原边开关管的发射极、输入电容的另一端和直流电源的负极相连接；工频极性反转逆变桥包括四个开关管，第一开关管的集电极和第二开关管的集电极相连构成工频极性反转逆变桥的正输入端，第三开关管的发射极和第四开关管的发射极相连构成工频极性反转逆变桥的负输入端，第一开关管的发射极和第三开关管的集电极相连构成工频极性反转逆变桥的正输出端，第二开关管的发射极和第四开关管的集电极相连构成工频极性反转逆变桥的负输出端，隔离变压器副边绕组的异名端和副边二极管的阳极相连接，副边二极管的阴极、滤波电容的一端和工频极性反转逆变桥的正输入端相连接，工频极性反转逆变桥的负输入端、滤波电容的另一端和隔离变压器副边绕组的同名端相连接，工频极性反转逆变桥的正输出端接滤波电感的一端，滤波电感的另一端接电网的一端，电网的另一端接工频极性反转逆变桥的负输出端；其特征在于：

还包括纹波抑制单元；其中纹波抑制单元包括一个解耦电容、两个辅助开关管、辅助电感和一个辅助二极管，第一辅助开关管的集电极接隔离变压器原边绕组的同名端，第一辅助开关管的发射极、辅助电感的一端和辅助二极管的阴极相连接，辅助二极管的阳极、解耦电容的一端和第二辅助开关管的发射极相连接，第二辅助开关管的集电极接隔离变压器原边绕组的异名端，解耦电容的另一端、辅助电感的另一端和直流电源的负极相连接。

有益效果：