专利名称：一种光伏并网逆变器的制作方法
技术领域：
本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种光伏并网逆变器。
背景技术：
在跨入二十一世纪以来，人类正面临着实现经济和社会可持续发展的重大挑战，在资源有限和环保严格要求的双重制约下发展经济已经成为全球热点问题。而能源问题将更为突出，不仅表现在常规能源的匮乏，更重要的是化石能源的开发利用带来了一系列的问题，例如环境污染、温室效应等。人类要解决这些能源问题，实现可持续发展，只能依靠科技进步，大规模地开发利用可再生洁净能源。太阳能作为一种无污染、可再生的新能源具有非常广阔的应用和发展前景。随着社会经济的发展，利用太阳能发电成为提供生产生活能源和改善环境污染问题的一条可靠途径。光伏并网逆变器是光伏电池组件与交流电网连接的桥梁，是光伏发电系统的核心部分，其效率的高低、可靠性的好坏将直接影响整个光伏发电系统的性能。传统光伏并网逆变器一般为单相并网逆变器，其拓扑可以归纳为降压式变换器结构。为满足光伏并网逆变器的在电压较低时也能使用，常用的解决方法有两种一、逆变后使用隔离变压器升压。二、采用两级变换结构，即前一级的直流变换电路将光伏电压稳定在后一级交流变换所需要直流电压范围内，后一级交流变换电路将稳定的直流电变换为交流电网所需的交流电。但是，无论是采用隔离变压器升压，还是采用两级变换结构，无形中都降低了光伏并网逆变器的转换效率。而且，单相并网逆变器的在高频状态的开关器件数量较多，致使光伏并网逆变器的能耗较大。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种光伏并网逆变器，其减少了高频工作的开关管数量，降低了能量损耗，提高了转换效率。为达此目的，本发明采用以下技术方案一种光伏并网逆变器，其包括升降压正弦半波电路和全桥换相电路；所述升降压正弦半波电路与光伏电池组件连接，用于将光伏电池组件输出的直流电调制为正弦半波电流，输出给全桥换相电路；所述全桥换相电路与升降压正弦半波电路、交流电网连接，用于将输入的所述正弦半波电流转换为与交流电网同相的正弦交流电，输出给交流电网。特别地，所述升降压正弦半波电路包括电容Cl、开关管Q1、电感L1、二极管Dl及电容C2 ；其中，所述电容Cl负极与光伏电池组件负极连接后的结点连接开关管Ql的源极，开关管Ql的漏极与电感LI 一端连接后的结点连接二极管Dl阳极，电感LI的另一端与电容C2 —端连接后的结点连接电容Cl正极，二极管Dl阴极与电容C2的另一端连接，电容Cl正极与光伏电池组件正极连接。
特别地，所述升降压正弦半波电路包括电容Cl、开关管Q1、电感L1、二极管Dl及电容C2 ；其中，所述电容Cl正极与光伏电池组件正极连接后的结点连接开关管Ql的漏极，开关管Ql的源极与电感LI 一端连接后的结点连接二极管Dl阴极，电感LI的另一端与电容C2 —端连接后的结点连接电容Cl负极，二极管Dl阳极与电容C2的另一端连接，电容Cl负极与光伏电池组件负极连接。特别地，所述全桥换相电路包括开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4及开关管Q5 ；其中，所述开关管Q2的漏极与开关管Q4的漏极连接后的结点连接二极管Dl阴极，开关管Q2的源极与开关管Q3的漏极连接并作为输出端连接交流电网，开关管Q4的源极与开关管Q5的漏极连接并作为输出端连接交流电网，开关管Q3的源极与开关管Q5的源极连接后的结点连接电容Cl正极。特别地，所述全桥换相电路包括开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4及开关管Q5 ；其中，所述开关管Q2的漏极与开关管Q4的漏极连接后的结点连接电容Cl负极，开关管Q2的源极与开关管Q3的漏极连接并作为输出端连接交流电网，开关管Q4的源极与开关管Q5的漏极连接并作为输出端连接交流电网，开关管Q3的源极与开关管Q5的源极连接后的结点连接二极管Dl阳极。特别地，所述开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4及开关管Q5均可选用绝缘栅双极性晶体管。与传统光伏并网逆变器相比，本发明电路结构简单，没有使用隔离变压器，通过升降压正弦半波电路将光伏电池组件输出的直流电调制为正弦半波电流，通过全桥换相电路正弦半波电流转换为与交流电网同相的正弦交流电，一级实现升降压，减少了逆变器高频工作的开关管数量，有效的降低了开关器件损耗，提高转换效率。
图1为本发明实施例一提供的光伏并网逆变器结构图；图2为本发明实施例二提供的光伏并网逆变器结构图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。实施例一请参照图1所示，本实施例中光伏并网逆变器包括升降压正弦半波电路101和全桥换相电路102。所述升降压正弦半波电路101与光伏电池组件PV连接，用于将光伏电池组件PV输出的直流电调制为正弦半波电流，输出给全桥换相电路102。所述升降压正弦半波电路101包括电容Cl、开关管Q1、电感L1、二极管Dl及电容C2。需要说明的是，开关管Ql既可以选用场效应晶体管，也可以选用绝缘栅双极性晶体管(IGBT)，本实施例仅以场效应晶体管为例进行说明。其中，所述电容Cl负极与光伏电池组件PV负极连接后的结点连接开关管Ql的源极，开关管Ql的漏极与电感LI 一端连接后的结点连接二极管Dl阳极，电感LI的另一端与电容C2 —端连接后的结点连接电容Cl正极，二极管Dl阴极与电容C2的另一端连接，电容Cl正极与光伏电池组件PV正极连接。该升降压正弦半波电路101既可以做升压变换又可以做降压变换，三级管Ql按SPWM (Sinusoidal Pulse Width Modulation)方式高频开关工作，将光伏电池组件PV输出的直流电调制为正弦半波电流，输出给全桥换相电路102。所述全桥换相电路102与升降压正弦半波电路101、交流电网AC连接，用于将输入的所述正弦半波电流转换为与交流电网AC同相的正弦交流电，输出给交流电网AC。所述全桥换相电路102包括开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4及开关管Q5。需要说明的是，开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4及开关管Q5既可以选用场效应晶体管，也可以选用绝缘栅双极性晶体管，本实施例仅以场效应晶体管为例进行说明。其中，所述开关管Q2的漏极与开关管Q4的漏极连接后的结点连接二极管Dl阴极，开关管Q2的源极与开关管Q3的漏极连接并作为输出端连接交流电网AC，开关管Q4的源极与开关管Q5的漏极连接并作为输出端连接交流电网AC，开关管Q3的源极与开关管Q5的源极连接后的结点连接电容Cl正极。当开关管Q2、开关管Q5导通，开关管Q3、开关管Q4关断时，全桥换相电路102输出正弦电流的正半周期，当开关管Q2、开关管Q5关断，开关管Q3、开关管Q4导通时，全桥换相电路102输出正弦电流的负半周期。通过控制开关管Q2、开关管Q5和开关管Q3、开关管Q4的交替导通，将升降压正弦半波电路101输出的正弦半波电流转换为与交流电网AC同相的正弦交流电，完成并网。实施例二请参照图2所示，本实施例中光伏并网逆变器包括升降压正弦半波电路201和全桥换相电路202。所述升降压正弦半波电路201与光伏电池组件PV连接，用于将光伏电池组件PV输出的直流电调制为正弦半波电流，输出给全桥换相电路202。所述升降压正弦半波电路201包括电容Cl、开关管Q1、电感L1、二极管Dl及电容C2。同样的，开关管Ql既可以选用场效应晶体管，也可以选用绝缘栅双极性晶体管，本实施例仅以场效应晶体管为例进行说明。其中，所述电容Cl正极与光伏电池组件PV正极连接后的结点连接开关管Ql的漏极，开关管Ql的源极与电感LI 一端连接后的结点连接二极管Dl阴极，电感LI的另一端与电容C2 —端连接后的结点连接电容Cl负极，二极管Dl阳极与电容C2的另一端连接，电容Cl负极与光伏电池组件PV负极连接。与实施例一原理相同，该升降压正弦半波电路201既可以做升压变换又可以做降压变换，三级管Ql按SPWM方式高频开关工作，将光伏电池组件PV输出的直流电调制为正弦半波电流。所述全桥换相电路202与升降压正弦半波电路201、交流电网AC连接，用于将输入的所述正弦半波电流转换为与交流电网AC同相的正弦交流电，输出给交流电网AC。所述全桥换相电路202包括开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4及开关管Q5。同样的，开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4及开关管Q5既可以选用场效应晶体管，也可以选用绝缘栅双极性晶体管，本实施例仅以场效应晶体管为例进行说明。其中，所述开关管Q2的漏极与开关管Q4的漏极连接后的结点连接电容Cl负极，开关管Q2的源极与开关管Q3的漏极连接并作为输出端连接交流电网AC，开关管Q4的源极与开关管Q5的漏极连接并作为输出端连接交流电网AC，开关管Q3的源极与开关管Q5的源极连接后的结点连接二极管Dl阳极。与实施例一原理相同，当开关管Q2、开关管Q5导通，开关管Q3、开关管Q4关断时，全桥换相电路202输出正弦电流的正半周期，当开关管Q2、开关管Q5关断，开关管Q3、开关管Q4导通时，全桥换相电路202输出正弦电流的负半周期。通过控制开关管Q2、开关管Q5和开关管Q3、开关管Q4的交替导通，将升降压正弦半波电路201输出的正弦半波电流转换为与交流电网AC同相的正弦交流电，完成并网功能。本发明的技术方案通过升降压正弦半波电路将光伏电池组件输出的直流电调制为正弦半波电流，通过全桥换相电路正弦半波电流转换为与交流电网同相的正弦交流电，一级实现升降压并且只使用一个高频工作的开关管，降低了能量损耗，提高了转换效率。以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种光伏并网逆变器，其特征在于，包括升降压正弦半波电路和全桥换相电路； 所述升降压正弦半波电路与光伏电池组件连接，用于将光伏电池组件输出的直流电调制为正弦半波电流，输出给全桥换相电路； 所述全桥换相电路与升降压正弦半波电路、交流电网连接，用于将输入的所述正弦半波电流转换为与交流电网同相的正弦交流电，输出给交流电网。
2.根据权利要求1所述的光伏并网逆变器，其特征在于，所述升降压正弦半波电路包括电容Cl、开关管Q1、电感L1、二极管Dl及电容C2，所述开关管Ql选用场效应晶体管； 其中，所述电容Cl负极与光伏电池组件负极连接后的结点连接开关管Ql的源极，开关管Ql的漏极与电感LI 一端连接后的结点连接二极管Dl阳极，电感LI的另一端与电容C2一端连接后的结点连接电容Cl正极，二极管Dl阴极与电容C2的另一端连接，电容Cl正极与光伏电池组件正极连接。
3.根据权利要求1所述的光伏并网逆变器，其特征在于，所述升降压正弦半波电路包括电容Cl、开关管Q1、电感L1、二极管Dl及电容C2，所述开关管Ql选用场效应晶体管； 其中，所述电容Cl正极与光伏电池组件正极连接后的结点连接开关管Ql的漏极，开关管Ql的源极与电感LI 一端连接后的结点连接二极管Dl阴极，电感LI的另一端与电容C2一端连接后的结点连接电容Cl负极，二极管Dl阳极与电容C2的另一端连接，电容Cl负极与光伏电池组件负极连接。
4.根据权利要求2所述的光伏并网逆变器，其特征在于，所述全桥换相电路包括开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4及开关管Q5，所述开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4及开关管Q5选用场效应晶体管； 其中，所述开关管Q2的漏极与开关管Q4的漏极连接后的结点连接二极管Dl阴极，开关管Q2的源极与开关管Q3的漏极连接并作为输出端连接交流电网，开关管Q4的源极与开关管Q5的漏极连接并作为输出端连接交流电网，开关管Q3的源极与开关管Q5的源极连接后的结点连接电容Cl正极。
5.根据权利要求3所述的光伏并网逆变器，其特征在于，所述全桥换相电路包括开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4及开关管Q5，所述开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4及开关管Q5选用场效应晶体管； 其中，所述开关管Q2的漏极与开关管Q4的漏极连接后的结点连接电容Cl负极，开关管Q2的源极与开关管Q3的漏极连接并作为输出端连接交流电网，开关管Q4的源极与开关管Q5的漏极连接并作为输出端连接交流电网，开关管Q3的源极与开关管Q5的源极连接后的结点连接二极管Dl阳极。
6.根据权利要求2至5之一所述的光伏并网逆变器，其特征在于，所述开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4以及开关管Q5均可选用绝缘栅双极性晶体管。
全文摘要
本发明公开一种光伏并网逆变器，其包括升降压正弦半波电路和全桥换相电路。所述升降压正弦半波电路与光伏电池组件连接，用于将光伏电池组件输出的直流电调制为正弦半波电流，输出给全桥换相电路。所述全桥换相电路与升降压正弦半波电路、交流电网连接，用于将输入的所述正弦半波电流转换为与交流电网同相的正弦交流电，输出给交流电网。与传统光伏并网逆变器相比，本发明电路结构简单，一级实现升降压，减少了高频工作的开关管数量，降低了能量损耗，提高了转换效率。
文档编号H02M7/521GK103066623SQ20131000995
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月11日 优先权日2013年1月11日
发明者黄新东, 赵丹 申请人:无锡中洁能源技术有限公司