专利名称：零功耗光伏并网逆变器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种零功耗光伏并网逆变器。
背景技术：
新能源是二十一世纪世界经济发展中最具决定力的技术领域之一，太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源，具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障率低、维护简便等优点。国际光伏发电正在由边远农村和特殊应用向并网发电和与建筑结合供电的方向发展，光伏发电已由补充能源向替代能源过渡，其转换效率已经提高到15％左右。
光伏并网发电系统由光伏组件、逆变器、控制器、计量装置及配电系统组成。太阳能通过光伏组件转化为直流电压，再通过逆变器将直流电压转化为与电网同频率、同相位的正弦波电压，一部分给本地负荷供电，剩余电力馈入电网。
控制器包括最大功率跟踪(MPPT)技术，RS485通讯接口，夜间零耗电技术，往复最大功率点的搜寻追踪“登山法”技术，实现最大功率点追踪，以提高系统总发电效率；同时包括了被动式和主动式两种“孤岛”检测技术，以保证可靠地检测出“孤岛”现象；采用了噪音滤波及吸收浪涌电压的压敏电阻等技术，以及各种完善的保护功能，保证人身安全和系统可靠运行，使系统的故障保护更加可靠。本发明只涉及光伏发电系统中逆变器本身的电路拓朴。
图1是传统光伏并网逆变器的框图，包括了升压电路(DC/DC变换)和逆变电路(DC/AC变换)，光伏电压经过两级功率变换以后，总效率不超过80％。我们知道，光伏发电中，光能转化成电能，其效率本来极低，仅为15％，如果扣除逆变器的功耗，总效率不到12％，因此，如何提高光伏并网逆变器的变换效率，在光伏并网发电系统至关重要。
发明内容
图2是零功耗光伏并网逆变器的原理框图，光伏电压经过微分叠加电路以后，即可获得220V的交流电压。根据光伏发电的特点，设计出的这种不用脉宽调制(PWM)的方法，也不用其它功率变换方法的零功耗光伏并网逆变器，免除了传统光伏并网逆变器中的升压电路和逆变电路，整机效率接近100％；同时不包括任何高频工作的功率器件，不会产生射频干扰。零功耗光伏并网逆变器实现的方法是按照电网正弦电压波形，产生电压微分进行叠加，用阶梯波逼近正弦波，因此输出正弦电压的正弦硬度，大大优于传统逆变器用脉宽调制方波所产生的正弦电压；由于不采用常规功率变换的方法，电路拓朴简单，整机鲁棒性好。
图1 传统光伏并网逆变器框图。
图2 零功耗光伏并网逆变器框图。
图3 光伏组件原理框图。
图4 四微分电路驱动信号的调制波形。
图5 四微分电路输出正弦电压的波形。
图6 四微分电路原理图。
图7 16微分电路输出正弦电压的波形。
图1前已述及，图2是一种零功耗光伏并网逆变器的原理框图，包括光伏组件(1)、微分组件(2)和换向电路(3)，其特征是光伏组件(1)通过微分电路(2)按正弦规律进行分时、依次、串联放电，所产生的正向脉动电压再通过换向电路(3)形成交流正弦电压(VoL)。图4和图5分别是图6的四微分的主电路所产生的驱动信号和输出波形，图7是16微分电路所产生的驱动信号波形。
图3中的光伏组件(1)由光伏电池(Es)及其周围元件组成；光伏电池(Es)的正极、电容(Cb)的正极、功率MOS管(VT)的集电极相连，光伏电池(Es)负极、电容(Ca)负极、电容(Cb)的负极相连，电容(Cb)的正极接功率MOS管(VT)的发射极。电容Ca上的电压根据光照的不同，可在0-Voc(光伏电池的开路电压)之间变化，这个电压通过功率MOS管对电容Cb充电，当电压充到设定的微分电压Vb以后，VT截止，对电容Cb停止充电，所以Cb上的电压是恒定的。这里的电容Cb就是图6主电路图中的电容C1-C4，由于Cb上的电压是隔离的、恒定的，所以，电容C1-C4上的电压也是隔离的、恒定的。
图6中的换向电路(3)由第一到第四可控硅(SCR1-SCR4)及其周围元件组成；第十电容(C10)和第十一电阻(R11)并联，一端接第一可控硅(SCR1)的负极、第二可控硅(SCR2)的正极和输出电压(VoL)，另一端接第三可控硅(SCR3)的负极、第四可控硅(SCR4)的正极和输出电压(VoN)；第一可控硅(SCR1)正极接第九二极管(D9)的正极，第二可控硅(SCR2)负极接第十二极管(D10)的正极，第三可控硅(SCR3)正极接第十二极管(D10)的负极，第四可控硅(SCR4)的负极接第八二极管(D8)的正极。
图6中的微分组件(2)，由驱动电路(4)和微分电路(5)组成。
驱动电路(4)由第一比较器(U1)、第二比较器(U2)和第一到第五光耦(OPT1-OPT5)及其周围元件组成；第十二电阻(R12)接在第一比较器(U1)的脚5和输入信号(Vsin)之间，第十三电阻(R13)接在第一比较器(U1)的脚5和地之间，第十四电阻(R14)接在第一比较器(U1)的脚4和脚3之间，第十五电阻(R15)接在第一比较器(U1)的脚4和脚6之间，第十六电阻(R16)接在第一比较器(U1)的脚6和脚8之间，第十七电阻(R17)接在第一比较器(U1)的脚8和脚10之间，第十八电阻(R18)接在第一比较器(U1)的脚10和地之间，第一比较器(U1)的脚(5、7、9、11)互连；第十九电阻(R19)接在第二比较器(U2)的脚5和输入信号(Vsin)之间，第二十电阻(R20)接在第二比较器(U2)的脚5和地之间，第二十一电阻(R21)接在第二比较器(U2)的脚4和脚3之间，第二十二电阻(R22)接在第二比较器(U2)的脚4和脚6之间，第二十三电阻(R23)接在第二比较器(U2)的脚6和脚8之间，第二十四电阻(R24)接在第二比较器(U2)的脚8和脚10之间，第二十五电阻(R25)接在第二比较器(U2)的脚10和地之间，第二比较器(U2)的脚(5、7、9、11)互连；第十五二极管(D15)的正极接第一比较器(U1)的脚2，其负极接第五光耦(OPT5)的二极管部份的正极，第五光耦(OPT5)的二极管部份的负极通过第三十电阻(R30)接地，第十六二极管(D16)的正极接第一比较器(U1)的脚1，其负极接第四光耦(OPT4)的二极管部份的正极，第四光耦(OPT4)的二极管部份的负极通过第二十九电阻(R29)接地，第十七二极管(D17)的正极接第一比较器(U1)的脚14，其负极接第三光耦(OPT3)的二极管部份的正极，第三光耦(OPT3)的二极管部份的负极通过第二十八电阻(R28)接地，第十八二极管(D18)的正极接第一比较器(U1)的脚13，其负极接第二光耦(OPT2)的二极管部份的正极，第二光耦(OPT2)的二极管部份的负极通过第二十七电阻(R27)接地；第十九二极管(D19)的正极接第二比较器(U2)的脚2，其负极接第一光耦(OPT1)的二极管部份的正极，第一光耦(OPT1)的二极管部份的负极通过第二十六电阻(R26)接地，第二十二极管(D20)的正极接第二比较器(U2)的脚1，其负极接第二光耦(OPT2)的二极管部份的正极，第二十一二极管(D21)的正极接第二比较器(U2)的脚14，其负极接第三光耦(OPT3)的二极管部份的正极，第二十二二极管(D22)的正极接第二比较器(U2)的脚13，其负极接第四光耦(OPT4)的二极管部份的正极；第一比较器(U1)的脚3、第二比较器(U2)的脚3、第一到第五光耦(OPT1-OPT5)三极管部份的集电极，同时接辅助电压(Vcc)，第一光耦(OPT1)的三极管部份的发射极通过第二电阻(R2)接第一功率MOS管(Q1)的基极，第二光耦(OPT2)的三极管部份的发射极通过第四电阻(R4)接第二功率MOS管(Q2)的基极，第三光耦(OPT3)的三极管部份的发射极通过第六电阻(R6)接第三功率MOS管(Q3)的基极，第四光耦(OPT4)的三极管部份的发射极通过第八电阻(R8)接第四功率MOS管(Q4)的基极，第五光耦(OPT5)的三极管部份的发射极通过第十电阻(R10)接第五功率MOS管(Q5)的基极。
微分电路(5)由第一到第四电容(C1-C4)、第一到第五功率MOS管(Q1-Q5)及其周围元件组成；第一电容(C1)的正极接第一功率MOS管(Q1)的集电极，其负极接第二功率MOS管(Q2)的发射极，第二电容(C2)的正极接第二功率MOS管(Q2)的集电极，其负极接第三功率MOS管(Q3)的发射极，第三电容(C3)的正极接第三功率MOS管(Q3)的集电极，其负极接第四功率MOS管(Q4)的发射极，第四电容(C4)的正极接第四功率MOS管(Q4)的集电极，其负极接第五功率MOS管(Q5)的发射极；第五电容(C5)和第一电阻(R1)、第六电容(C6)和第三电阻(R3)、第七电容(C7)和第五电阻(R5)、第八电容(C8)和第七电阻(R7)、第九电容(C9)和第九电阻(R9)各自分别并联，然后依次分别接在第一到第五功率MOS管(Q1-Q5)的发射格和基极之间；第九二极管(Q9)、第二二极管(Q2)、第四二极管(Q4)、第六二极管(Q6)、第八二极管(Q8)的负极同时接第一可控硅(SCR1)的正极，它们的负极依次接第一到第五功率MOS管(Q1-Q5)的发射极，第十到第十四二极管(D10-D14)的正极同时接第二可控硅(SCR2)的负极，它们的负极分别依次接第一到第五功率MOS管(Q1-Q5)的集电极。
具体实施例方式
实施方式1四微分叠加电路实际的光伏电池如图3，其开路电压为Voc，短路电流为Isc；Rs是光伏电池的串联内阻，包括硅片的内部电阻和外部的电极电阻，其值小于1欧；Rsh是光伏电池的并联P-N结的分路内阻，其值几千欧。Ca、Cb和VT是外部电路，Ca的作用是存贮光伏电池的能量，充电电流通过Rs对Ca充电，Ca上的电压在0到Voc之间变化；Ca上的电压通过VT对Cb充电，当Cb上的电压充到微分电压的设定值时，VT截止。电容Cb上的电压，即为组成逼近正弦波电压的阶梯波电压的电压微分，由于组成阶梯波电压的微分个数是一个常数，只要电容Cb上的电压恒定，输出的阶梯波电压(正弦波电压)即恒定。
逼近正弦波的阶梯波，由N个电压微分叠加而成，即为N阶微分叠加。为了讨论简单起见，以四阶微分叠加为例。
图6的左边是四阶微分叠加驱动信号的产生电路，由U1、U2两个四比较器(LM339)和OPT1-OPY5五个光耦(4N33)组成。各比较器的反相端接参考电压Vcc的n/N(n＝1-4)，幅度与参考电压Vcc相同的市电正弦波波形信号Vsin加在各比较器的同相端，当市电正弦波电压从0变化到Vcc时，各比较器的输出端在正弦电压大于n/N(n＝1-4)时刻依次产生正跳变；当市电正弦波电压从Vcc变化到0时，各比较器的输出端在正弦电压小于(N-n)/N(n＝1-4)时刻，依次产生负跳变，所产生的波形如图4所示。
图6的右边是四阶微分叠加的主电路，由C1-C4四个电容器(相当于图3光伏组件中的Cb)和Q1-Q5五个功率MOS管(IRF1503)相间串联而成，分别接到电容器正负极上的10个二极管组成阶梯波输出电路，4个可控硅组成了换向电路；上述驱动信号产生电路中的5个光耦的输出信号，接到5个功率MOS管的栅极。功率MOS管导通和截止的时刻，与比较器LM339所产生跳变的时刻相同。当市电正弦波电压从0上升到大于1/4Vcc时，第一个正跳变产生，Q4导通，C4上的电压通过Q4、D6、SCR1、SCR4(正半周时是SCR1、SCR4导通，负半周时是SCR2、SCR3导通)加到输出端，依此类推，当第n个正跳变到来的时候，就把n个电容上的电压串联值一同加到输出端，再通过SCR1-SCR4换向，于是在输出端产生了与图5所示驱动电压波形相同的阶梯波电压。
输出的阶梯波电压经过换向、低通滤波后的正弦波电压如图5所示，具体工作过程如下集成电路(U2)的A、B、C、D四个比较器输出的控制波形，决定了4个电容(C1-C4)的放电时刻，即决定了正弦波正半周的电压波形。4个比较器的反相端之间，串有阻值相同的电阻，同相端都接同一个正弦波信号。当正弦波信号的瞬时值大于D比较器反相端的电压时，D比较器输出高电平，通过光耦OPT4，使功率MOS管Q4导通，C4上的电压通过Q4、D6、SCR1、R11、SCR4形成回路，在输出端得到四分之一幅值的电压；当正弦波信号的瞬时值大于C比较器反相端的电压时，C比较器输出高电平，通过光耦OPT3，使功率MOS管Q3导通，C3加上C4上的电压通过Q3、D4、SCR1、R11、SCR4形成回路，在输出端得到四分之二幅值的电压；当正弦波信号的瞬时值大于B比较器反相端的电压时，B比较器输出高电平，通过光耦OPT2，使功率MOS管Q2导通，C2加上C3和C4上的电压通过Q2、D2、SCR1、R11、SCR4形成回路，在输出端得到四分之三幅值的电压；当正弦波信号的瞬时值大于A比较器反相端的电压时，A比较器输出高电平，通过光耦OPT1，使功率MOS管Q1导通，C1加上C2、C3和C4上的电压通过Q1、D9、SCR1、R11、SCR4形成回路，在输出端得到四分之四幅值的电压。
正弦波信号经过幅值后就要下降，当正弦波信号的瞬时值小于A比较器反相端的电压时，A比较器输出低电平，通过光耦OPT1，使功率MOS管Q1截止，C2、C3和C4上的电压通过Q2、D2、SCR1、R11、SCR4形成回路，在输出端得到四分之三幅值的电压；当此正弦波信号的瞬时值小于B比较器反相端的电压时，B比较器输出低电平，通过光耦OPT2，使功率MOS管Q2截止，C3和C4上的电压通过Q3、D4、SCR1、R11、SCR4形成回路，在输出端得到四分之二幅值的电压；当此正弦波信号的瞬时值小于C比较器反相端的电压时，C比较器输出低电平，通过光耦OPT3，使功率MOS管Q3截止，C4上的电压通过Q4、D6、SCR1、R11、SCR4形成回路，在输出端得到四分之一幅值的电压；当此正弦波信号的瞬时值小于D比较器反相端的电压时，D比较器输出低电平，通过光耦OPT4，使功率MOS管Q4截止，此时输出电压为零，完成了半个正弦波周期的循环。
集成电路(U1)的A、B、C、D四个比较器输出的控制波形，决定了4个电容的放电时刻，即决定了正弦波负半周的电压波形。4个比较器的反相端之间，串有阻值相同的电阻，同相端都接同一个正弦波信号。当此正弦波信号的瞬时值大于D比较器反相端的电压时，D比较器输出高电平，通过光耦OPT2，使功率MOS管Q2导通，C1上的电压通过Q2、D11、SCR2、R11、SCR3形成回路，在输出端得到四分之一幅值的负电压；当此正弦波信号的瞬时值大于C比较器反相端的电压时，C比较器输出高电平，通过光耦OPT3，使功率MOS管Q3导通，C2、C1上的电压通过Q3、D12、SCR2、R11、SCR3形成回路，在输出端得到四分之二幅值的负电压；当此正弦波信号的瞬时值大于B比较器反相端的电压时，B比较器输出高电平，通过光耦OPT4，使功率MOS管Q4导通，C3、C2、C1上的电压通过Q4、D13、SCR2、R11、SCR3形成回路，在输出端得到四分之三幅值的负电压；当此正弦波信号的瞬时值大于A比较器反相端的电压时，A比较器输出高电平，通过光耦OPT5，使功率MOS管Q5导通，C4、C3、C2、C1上的电压通过Q5、D14、SCR2、R11、SCR3形成回路，在输出端得到四分之四幅值的负电压。
正弦波信号经过幅值后就要下降，当此正弦波信号的瞬时值小于A比较器反相端的电压时，A比较器输出低电平，通过光耦OPT5，使功率MOS管Q5截止，C3、C2、C1上的电压通过Q4、D13、SCR2、R11、SCR3形成回路，在输出端得到四分之三幅值的负电压；当此正弦波信号的瞬时值小于B比较器反相端的电压时，B比较器输出低电平，通过光耦OPT4，使功率MOS管Q4截止，C2、C1上的电压通过Q3、D12、SCR2、R11、SCR3形成回路，在输出端得到四分之二幅值的负电压；当此正弦波信号的瞬时值小于C比较器反相端的电压时，C比较器输出低电平，通过光耦OPT3，使功率MOS管Q3截止，C1上的电压通过Q2、D11、SCR2、R11、SCR3形成回路，在输出端得到四分之一幅值的负电压；当此正弦波信号的瞬时值小于D比较器反相端的电压时，D比较器输出低电平，通过光耦OPT2，使功率MOS管Q2截止，此时输出电压为零，完成了一个正弦波周期的循环。
综上所述，在微分电压叠加的一个周期中，十个二极管中只有一个二极管是导通的，其余二极管自动反向截止，因此从光伏组件而来的直流电压，只经过一个二极管就到了输出端，叠加成了交流电压。
在功率MOS管Q1-Q5的基极电路，都并有小电容C5、C6、C7、C8、C9。由于电容上的电压不能突变，功率MOS管的放电电流也不能突变，使得微分电压的直角得到园滑，同时使得输出交流电压更加接近正弦波。
图5是4微分电压叠加示意图，显示了Q1-Q5的导通和C1-C4的放电过程，t0-t7各时刻，是集成电路U2的四个比较器产生跳变的时刻，t7-t14各时刻，也是功率MOS管Q4-Q1导通的时刻；是集成电路U1的四个比较器产生跳变的时刻，也是功率MOS管Q2-Q5导通的时刻。图5的左边是正半周控制波形的产生，以及产生跳变的比较器和动作的光耦；右边是负半周控制波形的产生，以及产生跳变的比较器和动作的光耦。正半周和负半周控制波形产生的方法和结果是完全一样的，只不过，正半周时集成电路(U2)产生的跳变信号顺序驱动功率MOS管(Q4-Q1)，负半周时集成电路(U1)产生的跳变信号顺序驱动功率MOS管(Q2-Q5)。
实施方式2十六微分叠加电路16阶微分叠加电路的工作过程和电路结构，与4阶微分叠加电路完全类似，只不过，每个驱动信号的产生电路，多三片比较器LM339，其余部份作相应增加。图7是十六阶微分叠加的输出波形，从图中可以看到，由于微分电压增加，输出波形经过放电功率MOS管基极的电容园滑后的，几乎就是正弦波电压，加小电容滤波即可。
实际上，传统方波输出的逆变器，其输出电压可以看成是1阶微分电压的叠加，传统阶梯波输出的逆变器，其输出电压可看成是2阶微分电压的叠加，传统多电平逆变器，其输出电压可看成是三阶微分电压的叠加，等等。无论是哪种传统逆变器，都包含有功率变换器和磁芯变压器，要用到PWM脉宽调制。串联多电平逆变(SPWM-FBI)，是一种目前比较先进的逆变方法，要进行4电平FBI逆变，其SPWM的控制电路相当复杂，其原因是每阶电容的开关必须是一个完整的桥式电路，四个桥臂的每个IGBT必须有互相隔离的驱动信号，当N＝4时，需要16个IGBT，64个互相隔离的驱动信号，其复杂程度可想而知，要想做到6电平或8电平串联FBI逆变，更是难上加难，要想做到16电平串联FBI多电平逆变，几乎是不可能的。
在电子电路中，只要di/dt或dv/dt不等于零，都会产生电磁噪声，而电磁噪声是电磁干扰源的主要部份，脉宽小于1微秒的干扰脉冲或瞬变噪声，以及持续时间大于10毫微秒的持续噪声，最易导致电子设备的故障或停运，其中最严重的是感性负载的通断。因此，脉宽调制的功率变换器，工作频率在20KHz-2000KHz之间，又包括了磁芯变压器和滤波电感，因此，PWM工作的功率变换器是EMI最大的发射源。
零功耗光伏并网逆变器不采用PWM方法，不包括任何电感部件，也不包括高频工作的功率器件，因此免除了高频功率器件的开关损耗和变压器的传输损耗，主电路的所有功率MOS管、可控硅和功率二极管都工作在50Hz的频率上，EMI的干扰平均值是传统逆变器的几千分之一，因此不会对用户设备产生电磁干扰。
由光伏电池所产生的、组成阶梯波的各级微分电压(即图3的光伏组件中Cb上的电压)，已经由功率MOS管VT进行了稳压，其电压的高低(Vh)是可调的，计算方法如下Vh＝Vm/N，这里Vm是输出正弦波电压的幅值，N是微分叠加的阶数。由于组成阶梯波的各个微分电压是稳定的，则输出的阶梯波(正弦波)电压也是稳定的。
图3中对电容Cb充电的功率MOS管(IRF1503)，以及图6中与电容C1-C4相间串联的功率MOS管(IRF1503)的通态电阻，都只有0.0033欧，可以忽略不计；再考虑到输出阶梯波的正负半周可以各自具有独立的主电路，则省去换向可控硅SCR1-SCR4所产生的功耗，由光伏电池所产生的、组成阶梯波的各级微分电压，只经过一个二极管就到达了输出端，其功耗几乎是零。
零功耗光伏并网逆变器的功耗Ps计算公式如下Ps＝(Pi+Pd)/P0＝[Io2*Ron*(N/2)+Vd*Io]/P0；Pi功率MOS管产生的或耗；Pd二极管产生的功耗；P0输出总功率；N微分电压的阶数；Io输出平均电流；Vd二极管正向压降。
四阶微分的零功耗光伏并网逆变器，设输出电压为交流220V，输出功率1000W，则输出电流为4.545A，功率损耗Ps＝[4.5452*0.0033*(4/2)+0.75*4.545]/1000＝(0.136+3.409)/1000＝3.545/1000＝0.3545％。
计算结果表明，四阶微分的零功耗光伏并网逆变器的功耗仅为0.3545％，比传统光伏并网逆变器的功耗(20％)减少了两个数量级。
权利要求
1.一种零功耗光伏并网逆变器，包括光伏组件(1)、微分组件(2)和换向电路(3)，其特征是光伏组件(1)通过微分电路(2)按正弦规律进行分时、依次、串联放电，所产生的正向脉动电压再通过换向电路(3)形成交流正弦电压(VoL)。
2.根据权利要求1所述的零功耗光伏并网逆变器，其特征是光伏组件(1)由光伏电池(Es)及其周围元件组成；光伏电池(Es)的正极、电容(Cb)的正极、功率MOS管(VT)的集电极相连，光伏电池(Es)负极、电容(Ca)负极、电容(Cb)的负极相连，电容(Cb)的正极接功率MOS管(VT)的发射极。
3.根据权利要求1所述的零功耗光伏并网逆变器，其特征是换向电路(3)由第一到第四可控硅(SCR1-SCR4)及其周围元件组成；第十电容(C10)和第十一电阻(R11)并联，一端接第一可控硅(SCR1)的负极、第二可控硅(SCR2)的正极和输出电压(VoL)，另一端接第三可控硅(SCR3)的负极、第四可控硅(SCR4)的正极和输出电压(VoN)；第一可控硅(SCR1)正极接第九二极管(D9)的正极，第二可控硅(SCR2)负极接第十二极管(D10)的正极，第三可控硅(SCR3)正极接第十二极管(D10)的负极，第四可控硅(SCR4)的负极接第八二极管(D8)的正极。
4.根据权利要求1所述的零功耗光伏并网逆变器，其特征是微分组件(2)由驱动电路(4)和微分电路(5)组成。
5.根据权利要求4所述的零功耗光伏并网逆变器，其特征是驱动电路(4)由第一比较器(U1)、第二比较器(U2)和第一到第五光耦(OPT1-OPT5)及其周围元件组成；1)第十二电阻(R12)接在第一比较器(U1)的脚5和输入信号(Vsin)之间，第十三电阻(R13)接在第一比较器(U1)的脚5和地之间，第十四电阻(R14)接在第一比较器(U1)的脚4和脚3之间，第十五电阻(R15)接在第一比较器(U1)的脚4和脚6之间，第十六电阻(R16)接在第一比较器(U1)的脚6和脚8之间，第十七电阻(R17)接在第一比较器(U1)的脚8和脚10之间，第十八电阻(R18)接在第一比较器(U1)的脚10和地之间，第一比较器(U1)的脚(5、7、9、11)互连；2)第十九电阻(R19)接在第二比较器(U2)的脚5和输入信号(Vsin)之间，第二十电阻(R20)接在第二比较器(U2)的脚5和地之间，第二十一电阻(R21)接在第二比较器(U2)的脚4和脚3之间，第二十二电阻(R22)接在第二比较器(U2)的脚4和脚6之间，第二十三电阻(R23)接在第二比较器(U2)的脚6和脚8之间，第二十四电阻(R24)接在第二比较器(U2)的脚8和脚10之间，第二十五电阻(R25)接在第二比较器(U2)的脚10和地之间，第二比较器(U2)的脚(5、7、9、11)互连；3)第十五二极管(D15)的正极接第一比较器(U1)的脚2，其负极接第五光耦(OPT5)的二极管部份的正极，第五光耦(OPT5)的二极管部份的负极通过第三十电阻(R30)接地，第十六二极管(D16)的正极接第一比较器(U1)的脚1，其负极接第四光耦(OPT4)的二极管部份的正极，第四光耦(OPT4)的二极管部份的负极通过第二十九电阻(R29)接地，第十七二极管(D17)的正极接第一比较器(U1)的脚14，其负极接第三光耦(OPT3)的二极管部份的正极，第三光耦(OPT3)的二极管部份的负极通过第二十八电阻(R28)接地，第十八二极管(D18)的正极接第一比较器(U1)的脚13，其负极接第二光耦(OPT2)的二极管部份的正极，第二光耦(OPT2)的二极管部份的负极通过第二十七电阻(R27)接地；4)第十九二极管(D19)的正极接第二比较器(U2)的脚2，其负极接第一光耦(OPT1)的二极管部份的正极，第一光耦(OPT1)的二极管部份的负极通过第二十六电阻(R26)接地，第二十二极管(D20)的正极接第二比较器(U2)的脚1，其负极接第二光耦(OPT2)的二极管部份的正极，第二十一二极管(D21)的正极接第二比较器(U2)的脚14，其负极接第三光耦(OPT3)的二极管部份的正极，第二十二二极管(D22)的正极接第二比较器(U2)的脚13，其负极接第四光耦(OPT4)的二极管部份的正极；5)第一比较器(U1)的脚3、第二比较器(U2)的脚3、第一到第五光耦(OPT1-OPT5)三极管部份的集电极，同时接辅助电压(Vcc)，第一光耦(OPT1)的三极管部份的发射极通过第二电阻(R2)接第一功率MOS管(Q1)的基极，第二光耦(OPT2)的三极管部份的发射极通过第四电阻(R4)接第二功率MOS管(Q2)的基极，第三光耦(OPT3)的三极管部份的发射极通过第六电阻(R6)接第三功率MOS管(Q3)的基极，第四光耦(OPT4)的三极管部份的发射极通过第八电阻(R8)接第四功率MOS管(Q4)的基极，第五光耦(OPT5)的三极管部份的发射极通过第十电阻(R10)接第五功率MOS管(Q5)的基极。
6.根据权利要求4所述的零功耗光伏并网逆变器，其特征是微分电路(5)由第一到第四电容(C1-C4)、第一到第五功率MOS管(Q1-Q5)及其周围元件组成；1)第一电容(C1)的正极接第一功率MOS管(Q1)的集电极，其负极接第二功率MOS管(Q2)的发射极，第二电容(C2)的正极接第二功率MOS管(Q2)的集电极，其负极接第三功率MOS管(Q3)的发射极，第三电容(C3)的正极接第三功率MOS管(Q3)的集电极，其负极接第四功率MOS管(Q4)的发射极，第四电容(C4)的正极接第四功率MOS管(Q4)的集电极，其负极接第五功率MOS管(Q5)的发射极；2)第五电容(C5)和第一电阻(R1)、第六电容(C6)和第三电阻(R3)、第七电容(C7)和第五电阻(R5)、第八电容(C8)和第七电阻(R7)、第九电容(C9)和第九电阻(R9)各自分别并联，然后依次分别接在第一到第五功率MOS管(Q1-Q5)的发射格和基极之间；3)第九二极管(Q9)、第二二极管(Q2)、第四二极管(Q4)、第六二极管(Q6)、第八二极管(Q8)的负极同时接第一可控硅(SCR1)的正极，它们的负极依次接第一到第五功率MOS管(Q1-Q5)的发射极，第十到第十四二极管(D10-D14)的正极同时接第二可控硅(SCR2)的负极，它们的负极分别依次接第一到第五功率MOS管(Q1-Q5)的集电极。
全文摘要
根据光伏发电的特点，设计的不用脉宽调制的方法，也不用其它常规功率变换方法的零功耗光伏并网逆变器，免除了传统光伏并网逆变器中的升压电路和逆变电路，效率接近100％；同时不包括任何高频工作的功率器件，不会产生EMI干扰；实现的方法是按照电网正弦电压波形，产生电压微分进行叠加，用阶梯波逼近正弦波，因此输出正弦电压的正弦硬度，大大优于传统逆变器用脉宽调制方波所产生的正弦电压；由于不采用常规功率变换的方法，电路拓朴简单，整机鲁棒性好。
文档编号H02M7/515GK1933275SQ200610062869
公开日2007年3月21日 申请日期2006年9月29日 优先权日2006年9月29日
发明者郁百超 申请人:郁百超