[发明专利]一种基于氮化镓器件的光伏逆变器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种基于氮化镓器件的光伏逆变器及其控制方法，包括用于将光伏电池产生的低压直流电转变为高压直流电的第一级变换器，以及用于将所述高压直流电转换成正弦波的第二级变换器；包括一个防反二极管、低压直流滤波电容、低压全桥逆变电路、谐振电路、高频变压器、倍压整流电路、高压直流滤波电容、高压全桥逆变电路和输出滤波器；整机的各个部分经优化设计后具有高电压增益、低损耗、高功率密度的优点。

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种基于氮化镓器件的光伏逆变器及其控制方法。

背景技术

光伏发电技术是一种将光能转化为电能的新能源技术。光伏逆变器将光伏电池板输出的直流电转换为交流电，并将电能送入交流电网。按照容量大小，光伏逆变器可分成集中式光伏逆变器、组串式光伏逆变器、微型光伏逆变器等。其中微型逆变器因其在最大功率跟踪效率、灵活性、可靠性等方面的优势而备受关注。研究开发高效率、高功率密度的微型并网光伏逆变器具有巨大的市场价值和良好的发展前景。由于提高电路工作频率使得技术人员可以在电力电子变换器中使用体积更小的电感、变压器等元件，从而减小整机体积、提高功率密度；因而采用更快速的半导体开关器件成为趋势。

微型光伏逆变器目前主要采用硅基半导体器件，然而硅基半导体器件性能逐渐逼近硅材料的理论极限，更新换代的速度不断减慢，难以进一步提高逆变器的性能。如何提供一种逆变器，以提高整机的性能、并优化电路拓扑、提高效率及降低成本。

光伏逆变器的基本要求是长时间稳定并网运行，一般要求微型光伏逆变器的寿命达到20～25年。而主回路中的电解电容是所有电力电子变流器寿命的瓶颈，长寿命设计必须减少或避免电解电容的使用，因此需要研究和开发无电解电容的功率变换技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于氮化镓器件的光伏逆变器及其控制方法，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷或缺陷之一。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

一种基于氮化镓器件的光伏逆变器，包括用于将光伏电池产生的低压直流电转变为高压直流电的第一级变换器，以及用于将所述高压直流电转换成正弦波的第二级变换器；

所述第一级变换器包括低压直流滤波电容C₁、低压全桥逆变电路、谐振电路、高频变压器T₁和倍压整流电路，所述低压直流滤波电容C₁连接在光伏电池的两端；所述低压全桥逆变电路的直流侧与所述低压直流滤波电容相连，其交流侧与谐振电路及高频变压器T₁的原边绕组相连，所述高频变压器T₁的副边绕组合和所述倍压整流电路的输入端相连；

所述第二级变换器包括高压滤波电容C₄和高压全桥逆变电路，所述倍压整流电路的输出端与高压直流滤波电容C₄以及高压全桥逆变电路的直流侧相连，所述高压全桥逆变电路的交流侧与电网相连。

进一步地，还包括防反二极管，所述防反二极管的阳极与光伏电池的正极端相连接，其阴极以及光伏电池的负极端分别连接至低压直流滤波电容C₁的两端。

进一步地，所述谐振电路包括谐振电容C_r和谐振电感L_r。

进一步地，所述全桥逆变电路的交流侧与所述电网之间还连接有输出滤波器。

进一步地，所述高频变压器T₁为升压变压器。

进一步地，所述低压全桥逆变电路包括四个氮化镓开关。

进一步地，所述高压滤波电容C₄为薄膜电容。

进一步地，所述全桥逆变电路包括低频桥臂和高频桥臂，所述低频桥臂包括两个硅开关，所述高频桥臂包括两个氮化镓开关。