单相光伏并网逆变器制造技术

一种单相光伏并网逆变器，前级的DC/DC变换单元耦接至光伏阵列，用于实现光伏阵列的最大功率点跟踪和倍压功能，DC/DC变换单元包括升压斩波电路、驱动脉冲互补电路以及箝位电路；后级的NPC三电平逆变单元耦接至DC/DC变换单元、光伏阵列的负向端以及外部交流电网零线，采用双闭环并网控制方式，获取稳定中间直流电压以及对并网电流相位和并网质量进行调节，实现并网发电，NPC三电平逆变单元包括直流侧滤波电路以及DC/AC变换电路。本实用新型专利技术通过将光伏阵列负向端与电网零线同时连接至直流侧中点，完全消除系统共模电压，进而保证了共模漏电流为零；且避免了中点电位出现二次脉动，降低了直流侧电容的容值需求。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种单相光伏并网逆变器，前级的DC/DC变换单元耦接至光伏阵列，用于实现光伏阵列的最大功率点跟踪和倍压功能，DC/DC变换单元包括升压斩波电路、驱动脉冲互补电路以及箝位电路；后级的NPC三电平逆变单元耦接至DC/DC变换单元、光伏阵列的负向端以及外部交流电网零线，采用双闭环并网控制方式，获取稳定中间直流电压以及对并网电流相位和并网质量进行调节，实现并网发电，NPC三电平逆变单元包括直流侧滤波电路以及DC/AC变换电路。本技术通过将光伏阵列负向端与电网零线同时连接至直流侧中点，完全消除系统共模电压，进而保证了共模漏电流为零；且避免了中点电位出现二次脉动，降低了直流侧电容的容值需求。【专利说明】单相光伏并网逆变器
本技术涉及无隔离变压器结构领域，尤其涉及一种基于高频倍压电路的双级式中点箝位三电平单相光伏并网逆变器。
技术介绍
传统的光伏并网逆变器中存在开关器件的高频开关动作，会产生对大地的共模电压。受光伏阵列的面积、结构、环境及其安装方式等因素影响，光伏阵列对大地存在约为5(T200nF/kWp的分布电容。光伏阵列与大地间分布电容的存在，使得光伏并网逆变器引起的共模电压通过分布电容形成共模电流，引起电网电流畸变、电磁干扰等问题，甚至还可能危及人身安全。因此，需要提出一种新的光伏并网逆变器，以解决传统的光伏并网逆变器中存在的共模电压问题可能引起的漏电流隐患以及直流侧的二次脉动，提高太阳能的利用率。
技术实现思路
本技术的目的在于解决上述问题，提供一种单相光伏并网逆变器，通过中性点与电网零线的互连解决共模电压问题，使得系统不存在漏电流隐患；同时直流侧通过有效的高频倍压方式，较好地抑制了中点电位的二次脉动，降低了直流侧滤波电容的容值。为实现上述目的，本技术提供了一种单相光伏并网逆变器，包括:前级的DC/DC变换单元及后级的NPC三电平逆变单元；所述DC/DC变换单元耦接至光伏阵列，用于实现光伏阵列的最大功率点跟踪和倍压功能，其中，所述DC/DC变换单元包括升压斩波电路、驱动脉冲互补电路及箝位电路，所述升压斩波电路用于升高光伏阵列输出电压，所述驱动脉冲互补电路用于输出互补的驱动脉冲，所述箝位电路用于在互补的驱动脉冲驱动下对升压后电压进行中点箝位，获取稳定的中点电位；所述NPC三电平逆变单元耦接至所述DC/DC变换单元、光伏阵列的负向端以及外部交流电网零线，采用双闭环并网控制方式，获取稳定中间直流电压以及对并网电流相位和并网质量进行调节，实现并网发电，其中，所述NPC三电平逆变单元包括直流侧滤波电路及DC/AC变换电路，所述直流侧滤波电路耦接至所述箝位电路用于对交流电压进行直流滤波并使共模漏电流为零，所述DC/AC变换电路耦接至所述直流侧滤波电路，用于对光伏阵列以及外部交流电网的并网电流进行控制。进一步，所述升压斩波电路包括第一电感以及第一电容，所述第一电感一端接至光伏阵列的正向端同时通过一第二电容接地保护，另一端分别通过一二极管接至所述第一电容的两端；所述驱动脉冲互补电路包括第一开关管以及第二开关管，所述第一开关管以及第二开关管串接后并接在所述第一电容的两端；所述箝位电路包括第一箝位二极管以及第二箝位二极管，所述第一箝位二极管以及第二箝位二极管均为一端分别接至所述第一电容以及所述驱动脉冲互补电路，另一端耦接至所述直流侧滤波电路。进一步，所述直流侧滤波电路由串联的第三电容以及第四电容组成，所述第三电容以及第四电容均为一端接至所述箝位电路，另一端耦接至所述驱动脉冲互补电路。进一步，所述DC/AC变换电路包括第三开关管以及第四开关管；第三开关管以及第四开关管串接，并均为一端通过一辅助开关管接至所述直流侧滤波电路的一端，同时通过一二极管耦接至所述第三电容以及第四电容之间，另一端通过一第二电感接至外部交流电网。本技术提供的单相光伏并网逆变器的积极效果是:I)将光伏阵列负向端与电网零线同时连接至直流侧中点，完全消除系统共模电压，进而保证了共模漏电流为零；2)NPC三电平逆变单元的正负组直流电容分别被DC/DC变换单元的输出电容高频箝位，避免了中点电位出现二次脉动，降低了直流侧电容的容值需求；3) NPC三电平逆变单元实现了对交流信号的无静差控制。【专利附图】【附图说明】图1为本技术单相光伏并网逆变器的电路图；图2为本技术DC/DC变换单元工作波形图；图3A为本技术升压斩波电路的第一电感储能示意图；图3B为本技术升压斩波电路的第一电感放电示意图；图4为本技术DC/DC变换单元控制原理框图；图5A为本技术正电平输出示意图；图5B为本技术零电平输出示意图；图6为本技术NPC三电平逆变单元控制原理框图。【具体实施方式】以下结合附图对本技术所述的单相光伏并网逆变器做详细说明。参见图1，一种单相光伏并网逆变器，包括前级的DC/DC变换单元12以及后级的NPC三电平逆变单元14。本技术提供的基于高频倍压电路的双级式中点箝位(NeutralPoint Clamped,NPC)三电平单相光伏并网逆变器，采用了前级的DC/DC变换实现光伏阵列的最大功率点跟踪(Maximum Power Point Ttracking,MPPT)和倍压功能,后级NPC三电平逆变实现并网发电。所述DC/DC变换单元12耦接至光伏阵列10，用于实现光伏阵列10的最大功率点跟踪和倍压功能。其中，所述DC/DC变换单元12包括升压斩波电路、驱动脉冲互补电路以及箝位电路。所述升压斩波电路用于升高光伏阵列10输出电压。其中，所述升压斩波电路包括第一电感LI以及第一电容Cl。所述第一电感LI 一端接至光伏阵列10的正向端，同时通过一第二电容C2接地保护，第一电感LI另一端通过二极管Dl接至所述第一电容Cl的正向端端，同时通过二极管D2接至第一电容Cl的负相端。所述驱动脉冲互补电路用于输出互补的驱动脉冲。所述驱动脉冲互补电路包括第一开关管Tl以及第二开关管T2，所述第一开关管Tl以及第二开关管T2串接后并接在所述第一电容Cl的两端。所述第一开关管Tl以及第二开关管T2各自并接有一二极管(如图所示D11、D21)。所述第一开关管Tl以及第二开关管T2在各自的开关周期内导通，也即Tl、T2处于闻频开关状态。所述箝位电路用于在互补的驱动脉冲驱动下对升压后电压进行中点箝位，获取稳定的中点电位。所述箝位电路包括第一箝位二极管D3以及第二箝位二极管D4。所述第一箝位二极管D3的正向端接至所述第一电容Cl的正向端，同时接至所述驱动脉冲互补电路的第一开关管Tl，D3的负向端耦接至所述直流侧滤波电路。所述第二箝位二极管D4的负向端接至所述第一电容Cl的负向端，同时接至所述驱动脉冲互补电路的第二开关管T2，D4的正向端耦接至所述直流侧滤波电路。所述NPC三电平逆变单元14耦接至所述DC/DC变换单元12、光伏阵列10的负向端以及外部交流电网19零线，采用双闭环并网控制方式，获取稳定中间直流电压以及对并网电流相位和并网质量进行调节，实现并网发电。其中，所述NPC三电平逆变单元14包括直流侧滤波电路以及DC/AC变换电路。所述直流侧滤波电路耦接至所述箝位电路用于对交流电压进行直流滤波并使共模漏电流为零。其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单相光伏并网逆变器，其特征在于，包括：前级的DC/DC变换单元以及后级的NPC三电平逆变单元；?所述DC/DC变换单元耦接至光伏阵列，用于实现光伏阵列的最大功率点跟踪和倍压功能，其中，所述DC/DC变换单元包括升压斩波电路、驱动脉冲互补电路以及箝位电路，所述升压斩波电路用于升高光伏阵列输出电压，所述驱动脉冲互补电路用于输出互补的驱动脉冲，所述箝位电路用于在互补的驱动脉冲驱动下对升压后电压进行中点箝位，获取稳定的中点电位；?所述NPC三电平逆变单元耦接至所述DC/DC变换单元、光伏阵列的负向端以及外部交流电网零线，采用双闭环并网控制方式，获取稳定中间直流电压以及对并网电流相位和并网质量进行调节，实现并网发电，其中，所述NPC三电平逆变单元包括直流侧滤波电路以及DC/AC变换电路，所述直流侧滤波电路耦接至所述箝位电路用于对交流电压进行直流滤波并使共模漏电流为零，所述DC/AC变换电路耦接至所述直流侧滤波电路，用于对光伏阵列以及外部交流电网的并网电流进行控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：魏丹，张卫，王致杰，郑德化，杨明亮，胡欣，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：实用新型
国别省市：