一种光伏微型逆变器制造技术

本发明专利技术提供一种光伏微型逆变器，包括升压模块和逆变模块；升压模块包括前级DC‑DC变换器和后级DC‑DC变换器；光伏阵列(PV)、前级DC‑DC变换器、后级DC‑DC变换器和逆变模块依次串联。前级DC‑DC变换器包括：输入电容C1、Buck‑Boost电路和输出电容C2；输入电容C1与Buck‑Boost电路并联，Buck‑Boost电路与输出电容C2并联。本发明专利技术充分利用开关损耗小的电路特点，发挥开关电容电路的高频特性，可有效减小滤波器的体积和输出纹波。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力电子
，具体讲涉及一种光伏微型逆变器。
技术介绍
近几年来，光伏微型逆变器以其独有的优势越来越受到关注。它是一种与单个光伏组件相连，可将光伏输出的直流电直接变换成符合并网条件交流电的逆变器，功率一般在50～300W之间。光伏微型逆变器可以有效地防止局部阴影造成的功率损耗，通过简化布线来降低安装成本，利用相互独立的架构提高系统的整体可靠性。光伏逆变器可分为单级结构和两级结构。单级式的逆变器是指在一个功率环节中实现最大功率点跟踪控制、DC-AC逆变的光伏功率变换器。它具有结构简单、逆变器效率高等优点，但单级式逆变器要在一个功率环节实现最大功率点跟踪控制和逆变并网控制，控制对象多且相互耦合，增加了控制器的设计难度。两级式的逆变器结构虽然功率级数多，整机效率低于单级式逆变器，但其可以实现光伏板的最大功率点跟踪与逆变器并网单独控制，避免了逆变器并网工作对光伏器件输出功率的影响，从整体上讲更具经济价值。目前很多规格的光伏电池的输出电压一般为30V左右，微逆变器就需要具备高增益的升压功能，将直流侧电压提高至310V，才能完成逆变并网。普通的Boost电路在实际应用中最高只能提供5倍的升压比，因此无法单独应用于微型逆变器。而本专利所提出的拓扑具备高增益的特性，同时其功率密度大，谐振式开关电容的软开关特性有助于提高效率，从升压的角度非常适合应用于微型逆变器中。但其调制范围窄，不能实现最大功率点跟踪。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种光伏微型逆变器，通过设置升压模块实现了光伏电池的最大功率点跟踪，同时将电压提高便于直接逆变并网；并通过设置逆变模块实现锁相控制和直流侧电压控制，将直流电逆变成交流电并入电网。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案：本专利技术提供一种光伏微型逆变器，逆变器包括升压模块和逆变模块；升压模块包括前级DC-DC变换器和后级DC-DC变换器；光伏阵列(PV)、前级DC-DC变换器、后级DC-DC变换器和逆变模块依次串联。前级DC-DC变换器包括输入电容C1、Buck-Boost电路和输出电容C2；输入电容C1与Buck-Boost电路并联，Buck-Boost电路与输出电容C2并联。Buck-Boost电路包括开关管Q1、升压电感L1和二极管D1；开关管Q1采用N沟道MOSFET；输入电容C1与开关管Q1相连并且所连接处连接前级DC-DC变换器的输入端，开关管Q1与升压电感L1串联后与输入电容C1并联，二极管D1的阴极连接开关管Q1的源极，二极管D1的阳极与输出电容C2相连后与升压电感L1并联。后级DC-DC变换器为谐振式开关电容电路；后级DC-DC变换器包括开关管Q2、开关管Q3、谐振电容C1a、谐振电容C1b、谐振电容C1c、稳压电容C2a、稳压电容C2b、稳压电容C2c、谐振电感Lr、二极管D1a、二极管D2a、二极管D1b、二极管D2b、二极管D1c以及二极管D2c；开关管Q2和开关管Q3均采用N沟道MOSFET。开关管Q2和开关管Q3串联形成Q2-Q3支路，Q2-Q3支路与后级DC-DC变换器的输入端相接，开关管Q3的漏极连接后级DC-DC变换器的输入端正极，其源极连接开关管Q2的漏极，开关管Q2的源极连接后级DC-DC变换器的输入端负极；谐振电感Lr一端连接开关管Q2的漏级，其一端同时连接谐振电容C1a、谐振电容C1b和谐振电容C1c，二极管D1a的阴极与开关管Q2的源极连接，二极管D1a、二极管D2a、二极管D1b、二极管D2b、二极管D1c、二极管D2c按照先阴极后阳极依次连接，与稳压电容C2c串联后再与Q2-Q3支路并联；谐振电容C1a一端与谐振电感Lr连接，其另一端与二极管D1a阳极连接；谐振电容C1b一端与谐振电感Lr连接，其另一端与二极管D1b阳极连接；谐振电容C1c一端与谐振电感Lr连接，其另一端与二极管D1c阳极连接；稳压电容C2a一端与二极管D2a阳极连接，其另一端与开关管Q3的漏极连接，稳压电容C2b一端与二极管D2b阳极连接，其另一端与管Q3的漏极连接。逆变模块采用全桥逆变电路。与最接近的现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1)Buck-Boost电路运行在电感电流连续的模式下，开关管工作在零电流开通状态下，开关损耗减小，可以灵活地改变电压的高低，谐振式开关电容电路中的开关管工作在准谐振状态，开关损耗减小；2)充分利用开关损耗小的电路特点，发挥开关电容电路的高频特性，可有效减小滤波器
的体积和输出纹波；3)前级DC-DC变换器采用Buck-Boost电路实现最大功率点跟踪和电压的提升，后级DC-DC变换器负责进一步抬升电压达到电网等级，在升压比大于10的同时实现了最大功率点跟踪。附图说明图1是本专利技术实施例中光伏微型逆变器的结构图；图2是本专利技术实施例中前级DC-DC变换器拓扑结构图；图3是本专利技术实施例中前级DC-DC变换器控制信号和电感电流波形图；图4是本专利技术实施例中后级DC-DC变换器拓扑结构图；图5是本专利技术实施例中后级DC-DC变换器的工作波形图；具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术提供一种光伏微型逆变器，如图1，所述逆变器包括升压模块和逆变模块；升压模块实现了光伏电池的最大功率点跟踪，同时将电压提高便于直接逆变并网；逆变模块实现锁相控制和直流侧电压控制，将直流电逆变成交流电并入电网。升压模块包括前级DC-DC变换器和后级DC-DC变换器；光伏阵列、前级DC-DC变换器、后级DC-DC变换器和逆变模块依次串联。如图2，所述前级DC-DC变换器包括输入电容C1、Buck-Boost电路和输出电容C2；所述输入电容C1与Buck-Boost电路并联，Buck-Boost电路与输出电容C2并联。所述Buck-Boost电路包括开关管Q1、升压电感L1和二极管D1；所述开关管Q1采用N沟道MOSFET；所述输入电容C1与开关管Q1相连并且所连接处连接前级DC-DC变换器的输入端，所述开关管Q1与升压电感L1串联后与输入电容C1并联，所述二极管D1的阴极连接开关管Q1的源极，二极管D1的阳极与输出电容C2相连后与升压电感L1并联。所述Buck-Boost电路，当开关管控制信号为正时，开关管Q1处于导通状态，所串接的电感电流逐渐增大；当开关管信号为零时，开关管Q1处于关断状态，所串接的电感电流以更大的速率减少。控制信号和电感电流的波形如图3所示。可以看出，Buck-Boost电路电流是连续的。此外，开关管Q1是零电流开通，降低了开关损耗。所述后级DC-DC变换器为谐振式开关电容电路；如图4，所述后级DC-DC变换器包括开关管Q2、开关管Q3、谐振电容C1a、谐振电容C1b、谐振电容C1c、稳压电容C2a、稳压电容C2b、稳压电容C2c、谐振电感Lr、二极管D1a、二极管D2a、二极管D1b、二极管D2b、二极管D1c以及二极管D2c；所述开关管Q2和开关管Q3均采用N沟道MOSFET。根据权利要求4所述的光伏微型逆变器，其特征在于：所述开关管Q2和开关管Q3串联形成Q2-Q3支路，所述Q2-Q3支路与后级DC-DC变换器的输入端相接，所述开关管Q3的漏极连接后级DC-DC变换器的输入端正极，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏微型逆变器，包括升压模块和逆变模块；其特征在于：所述升压模块包括前级DC‑DC变换器和后级DC‑DC变换器；光伏阵列、所述前级DC‑DC变换器、所述后级DC‑DC变换器和所述逆变模块依次串联；所述前级DC‑DC变换器包括：输入电容C1、Buck‑Boost电路和输出电容C2；所述输入电容C1与Buck‑Boost电路并联，Buck‑Boost电路与输出电容C2并联。

【技术特征摘要】
1.一种光伏微型逆变器，包括升压模块和逆变模块；其特征在于：所述升压模块包括前级DC-DC变换器和后级DC-DC变换器；光伏阵列、所述前级DC-DC变换器、所述后级DC-DC变换器和所述逆变模块依次串联；所述前级DC-DC变换器包括：输入电容C1、Buck-Boost电路和输出电容C2；所述输入电容C1与Buck-Boost电路并联，Buck-Boost电路与输出电容C2并联。2.根据权利要求1所述的光伏微型逆变器，其特征在于：所述Buck-Boost电路包括开关管Q1、升压电感L1和二极管D1；所述输入电容C1与所述开关管Q1相连，且连接处连接前级DC-DC变换器的输入端，所述开关管Q1与所述升压电感L1串联后与所述输入电容C1并联，所述二极管D1的阴极连接所述开关管Q1的源极，所述二极管D1的阳极与所述输出电容C2相连后与所述升压电感L1并联；所述开关管Q1采用N沟道MOSFET。3.根据权利要求1所述的光伏微型逆变器，其特征在于：所述后级DC-DC变换器为谐振式开关电容电路；所述后级DC-DC变换器包括开关管Q2、开关管Q3、谐振电容C1a、谐振电容C1b、谐振电容C1c、稳压电容C2a、稳压电容C2b、稳压电容C2c、谐振电感Lr、二极管D1a、二极管D2a、二极管D1b、二极管D2b、二极管D1c以及二极管D2c；所述开关管Q2和所述开关管Q3采用N沟道MOSF...

【专利技术属性】
技术研发人员：周哲，王光波，邓占锋，
申请(专利权)人：华北电力大学，全球能源互联网研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京;11