光伏并网逆变器的制作方法

本申请涉及光伏发电技术领域，特别是涉及光伏并网逆变器。

背景技术：

目前，太阳能光伏行业采用的逆变器由DC/DC转换(直流电压转换直流电压)提升或降低输入的电压，调节其输出以实现最大的效率。在经过一些附加的电压缓冲之后，左侧电桥中通常由18～20khz的开关频率，把DC电压转换为AC电压。一般来说，单相h桥是直流/交流级的常见配置，也可以采用三相和其他配置。最后，通过低通滤波器产生用于并网光伏发电系统的正弦交流电输出。

由于传统的光伏并网逆变器在使用时存在开关器件的高频开关动作，会产生对大地的共模电压。受光伏电池板的面积、结构、环境及其安装方式等因素影响，光伏电池板阵列对大地存在约为50～200nF/kWp的分布电容。由于光伏电池板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，从而引起电网电流畸变、电磁干扰，存在安全隐患。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统的光伏并网逆变器中在使用时存在共模电压，从而引起电网电流畸变、电磁干扰，存在安全隐患的问题，提供一种光伏并网逆变器。

本申请的光伏并网逆变器，包括：

第一电容电路，所述第一电容电路的输入端与光伏阵列的正极连接；

第一滤波电路，所述第一滤波电路的输入端与所述光伏阵列的正极电连接；

第二电容电路，所述第二电容电路的输入端与所述第一滤波电路的输出端电连接；

第一开关电路，所述第一开关电路的输入端与所述第一滤波电路的输出端电连接；

第二开关电路，所述第二开关电路的输入端与所述第一开关电路的输出端电连接；以及

直流/交流电路，所述直流/交流电路的第一输入端与所述第一滤波电路的输出端电连接，所述直流/交流电路的第二输入端分别与所述第二电容电路的输出端和所述第二开关电路的输出端电连接，所述直流/交流电路的第三输入端分别与所述第一电容电路的输出端、所述第一开关电路的输出端、所述光伏阵列的负极和电网的零线电连接，所述直流/交流电路的输出端与所述电网的火线电连接。

在其中一个实施例中，所述第一电容电路包括：

第一电容，所述第一电容的一端分别与所述光伏阵列的正极以及所述第一滤波电路的输入端电连接，所述第一电容的另一端与所述直流/交流电路的第三输入端电连接。

在其中一个实施例中，所述第一滤波电路包括：

第一电感，所述第一电感的一端分别与所述光伏阵列的正极和所述第一电容电路的输入端电连接，所述第一电感的另一端分别与所述第二电容电路的输入端、所述第一开关电路的输入端和所述直流/交流电路的第一输入端电连接。

在其中一个实施例中，所述第二电容电路包括：

第二电容，所述第二电容的一端分别与所述第一滤波电路的输出端、所述第一开关电路的输入端和所述直流/交流电路的第一输入端电连接，所述第二电容的另一端分别与所述第二开关电路的输出端和所述直流/交流电路的第二输入端电连接。

在其中一个实施例中，所述光伏并网逆变器还包括：

第一保护电路，所述第一保护电路与所述第一开关电路并联连接，用于防止电流回流损坏所述第一开关电路。

在其中一个实施例中，所述第一开关电路包括：

第一MOS管，所述第一MOS管的漏极分别与所述第一滤波电路的输出端、所述直流/交流电路的第一输入端和所述第一保护电路的输出端电连接，所述第一MOS管的源极分别与所述第二开关电路的输入端、所述直流/交流电路的第三输入端和所述第一保护电路的输入端电连接。

在其中一个实施例中，所述光伏并网逆变器还包括：

第二保护电路，所述第二保护电路与所述第二开关电路并联连接，用于防止电流回流损坏所述第二开关电路。

在其中一个实施例中，所述第二开关电路包括：

第二MOS管，所述第二MOS管的漏极分别与所述第一开关电路的输入端、所述直流/交流电路的第三输入端和所述第二保护电路的输出端电连接，所述第二MOS管的源极分别与所述第二电容电路的输出端、所述直流/交流电路的第三输入端和所述第二保护电路的输入端电连接。

在其中一个实施例中，所述光伏并网逆变器还包括：

防反电路，所述防反电路的输入端分别与所述第二电容电路的输出端和所述第二开关电路的输出端电连接，所述防反电路的输出端分别与所述第一滤波电路的输出端和所述第二电容电路的输入端电连接，所述防反电路用于防止出现逆流烧毁所述光伏并网逆变器。

在其中一个实施例中，所述防反电路包括：

第一防反二极管，所述第一防反二极管的正极分别与所述第一滤波电路的输出端和所述第二电容电路的输入端电连接，所述第一防反二极管的负极分别与所述第二电容电路的输出端和所述第二开关电路的输出端电连接。

在其中一个实施例中，所述光伏并网逆变器还包括：

第二滤波电路，所述第二滤波电路电连接于所述直流/交流电路的输出端与所述电网的火线之间。

在其中一个实施例中，所述第二滤波电路包括：

第二电感，所述第二电感的一端与所述直流/交流电路的输出端电连接，所述第二电感的另一端与所述电网的火线电连接。

在其中一个实施例中，所述直流/交流电路包括：

第三电容，所述第三电容的一端与所述第一滤波电路的输出端电连接；

第四电容，所述第四电容的一端与所述第三电容的另一端电连接，所述第四电容的另一端分别与所述第二电容电路的输出端和所述第二开关电路的输出端电连接；

第一开关管，所述第一开关管的输入端与所述第一滤波电路的输出端电连接；

第二开关管，所述第二开关管的输入端与所述第一开关管的输出端电连接，所述第二开关管的输出端与所述电网的火线电连接；

第二防反二极管，所述第二防反二极管的负极分别与所述第一开关管的输出端和所述第二开关管的输入端电连接，所述第二防反二极管的正极分别与所述第一电容电路的输出端、所述第一开关电路的输出端、所述光伏阵列的负极和电网的零线电连接；

第三开关管，所述第三开关管的输出端与所述电网的火线电连接，所述第三开关管的输入端与所述第二防反二极管的正极电连接；

第四开关管，所述第四开关管的输出端分别与所述第二防反二极管的正极和所述第三开关管的输入端电连接，所述第四开关管的输入端与所述第四电容的另一端、所述第二电容电路的输出端和所述第二开关电路的输出端电连接。

与现有技术相比，上述光伏并网逆变器，包括第一电容电路、第一滤波电路、第二电容电路、第一开关电路、第二开关电路和直流/交流电路。所述第一电容电路的输入端电连接有光伏阵列的正极。所述第一滤波电路的输入端与所述光伏阵列的正极电连接。所述第二电容电路的输入端与所述第一滤波电路的输出端电连接。所述第一开关电路的输入端与所述第一滤波电路的输出端电连接。所述第二开关电路的输入端与所述第一开关电路的输出端电连接。所述直流/交流电路的第一输入端与所述第一滤波电路的输出端电连接。所述直流/交流电路的第二输入端分别与所述第二电容电路的输出端和所述第二开关电路的输出端电连接。所述直流/交流电路的第三输入端分别与所述第一电容电路的输出端、所述第一开关电路的输出端、所述光伏阵列的负极和电网的零线电连接。所述直流/交流电路的输出端与所述电网的火线电连接。

本申请通过所述第一电容电路、所述第一滤波电路、所述第二电容电路、所述第一开关电路、所述第二开关电路和所述直流/交流电路的配合，消除了所述光伏阵列与所述电网之间的共模电压，从而避免产生共模电流，进而大大提高了安全性能。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的光伏并网逆变器的电路框图；

图2为本申请一实施例提供的光伏并网逆变器的电路示意图。

10 光伏并网逆变器

100 第一电容电路

110 光伏阵列

120 第一电容

200 第一滤波电路

210 第一电感

220 防反电路

221 第一防反二极管

300 第二电容电路

310 第二电容

400 第一开关电路

410 第一保护电路

411 第一二级管

420 第一MOS管

500 第二开关电路

510 第二保护电路

511 第二二极管

520 第二MOS管

600 直流/交流电路

610 电网

611 第三电容

612 第四电容

613 第一开关管

614 第二开关管

615 第二防反二极管

616 第三开关管

617 第四开关管

618 第三二级管

700 第二滤波电路

710 第二电感

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参见图1，本申请一实施例提供一种光伏并网逆变器10，包括第一电容电路100、第一滤波电路200、第二电容电路300、第一开关电路400、第二开关电路500以及直流/交流电路600。第一电容电路100的输入端与光伏阵列110的正极连接。第一滤波电路200的输入端与光伏阵列110的正极电连接。第二电容电路300的输入端与第一滤波电路200的输出端电连接。第一开关电路400的输入端与第一滤波电路200的输出端电连接。第二开关电路500的输入端与第一开关电路400的输出端电连接。

直流/交流电路600的第一输入端与第一滤波电路200的输出端电连接。直流/交流电路600的第二输入端分别与第二电容电路300的输出端和第二开关电路500的输出端电连接。直流/交流电路600的第三输入端分别与第一电容电路100的输出端、第一开关电路400的输出端、光伏阵列110的负极和电网610的零线电连接。直流/交流电路600的输出端与电网610的火线电连接。

可以理解，第一电容电路100的具体电路结构不做具体的限定，只要保证能够实现充放电功能即可。在一个实施例中，第一电容电路100可由一个电容构成。在一个实施例中，第一电容电路100可由多个电容串联构成。第一电容电路100的具体电路结构，可根据实际需求进行选择。

可以理解，光伏阵列110的具体结构不做具体的限定，只要保证能够具有发电功能(将太阳能转化为电能)即可。在一个实施例中，光伏阵列110可由一个太阳能电池板组成。在一个实施例中，光伏阵列110也可由多个太阳能电池板组成。

可以理解，第一滤波电路200的具体电路结构不做具体的限定，只要保证能够实现滤波功能即可。在一个实施例中，第一滤波电路200可由电感构成。在一个实施例中，第一滤波电路200也可采用传统滤波电路，只要能实现滤波功能即可。第一滤波电路200的具体电路结构，可根据实际需求进行选择。

第二电容电路300的具体电路结构不做具体的限定，只要保证能够实现充放电功能即可。在一个实施例中，第二电容电路300可由一个电容构成。在一个实施例中，第二电容电路300可由多个电容串联构成。第二电容电路300的具体电路结构，可根据实际需求进行选择。

可以理解，第一开关电路400的具体电路结构不做具体的限定，只要保证能够切断电路即可。在一个实施例中，第一开关电路400可由MOS管(场效应晶体管)构成。在一个实施例中，第一开关电路400可由继电器开关构成。第一开关电路400的具体电路结构，可根据实际需求进行选择。

可以理解，第二开关电路500的具体电路结构不做具体的限定，只要保证能够切断电路即可。在一个实施例中，第二开关电路500可由MOS管(场效应晶体管)构成。在一个实施例中，第二开关电路500可由继电器开关构成。第二开关电路500的具体电路结构，可根据实际需求进行选择。

可以理解，直流/交流电路600的具体电路结构不做具体的限定，只要保证能够将直流转换为交流即可。直流/交流电路600的具体电路结构，可根据实际需求进行选择。在一个实施例中，直流/交流电路600可由多个开关管组成。在一个实施例中，直流/交流电路600也可采用传统的直流/交流转换电路，亦能实现将直流转换为交流的功能。

本实施例中，通过第一电容电路100、第一滤波电路200、第二电容电路300、第一开关电路400、第二开关电路500和直流/交流电路600的配合，消除了光伏阵列110与电网610之间的共模电压，从而避免产生共模电流，进而大大提高了安全性能。

请参见图2，在一个实施例中，第一电容电路100包括第一电容120。第一电容120的一端分别与光伏阵列110的正极以及第一滤波电路200的输入端电连接。第一电容120的另一端与直流/交流电路600的第三输入端电连接。

可以理解，第一电容120的具体容量不限，只要保证能够充放电即可。在一个实施例中，第一电容120的容量可为50微法(μF)。在一个实施例中，第一电容120的容量可为200微法(μF)。在一个实施例中，第一电容120为支撑电容，通过光伏阵列110对其进行充电。

在一个实施例中，第一滤波电路200包括第一电感210。第一电感210的一端分别与光伏阵列110的正极和第一电容电路100的输入端电连接。第一电感210的另一端分别与第二电容电路300的输入端、第一开关电路400的输入端和直流/交流电路600的第一输入端电连接。通过第一电感210对所述光伏阵列110输出的电流进行滤波，减少干扰，使得电流更加稳定。

在一个实施例中，第二电容电路300包括第二电容310。第二电容310的一端分别与第一滤波电路200的输出端、第一开关电路400的输入端和直流/交流电路600的第一输入端电连接。第二电容310的另一端分别与第二开关电路500的输出端和直流/交流电路600的第二输入端电连接。通过第二电容310输出高频切换需要的能量，可大大降低直流/交流电路600侧的电容容量。

在一个实施例中，本申请的光伏并网逆变器还包括第一保护电路410，与第一开关电路400并联连接，用于防止电流回流损坏第一开关电路400。可以理解，第一保护电路410的具体电路结构不做具体的限定，只要保证具有防止电流回流的功能即可。在一个实施例中，第一保护电路410可由第一二极管411构成。在一个实施例中，第一保护电路410也可由单向导通开关管构成。

在一个实施例中，第一开关电路400包括第一MOS管420。第一MOS管420的漏极分别与第一滤波电路200的输出端、直流/交流电路600的第一输入端和第一保护电路410的输出端电连接。第一MOS管420的源极分别与第二开关电路500的输入端、直流/交流电路600的第三输入端和第一保护电路410的输入端电连接。

在一个实施例中，第一MOS管420可为N道沟MOS管。在一个实施例中，第一MOS管420可为P道沟MOS管。在一个实施例中，第一MOS管420可替换为继电器开关。

在一个实施例中，本申请的光伏并网逆变器还包括第二保护电路510。第二保护电路510与第二开关电路500并联连接。第二保护电路510用于防止电流回流损坏第二开关电路500。可以理解，第二保护电路510的具体电路结构不做具体的限定，只要保证具有防止电流回流的功能即可。在一个实施例中，第二保护电路510可由第二二极管511构成。在一个实施例中，第二保护电路510也可由单向导通开关管构成。

在一个实施例中，第二开关电路500包括第二MOS管520。第二MOS管520的漏极分别与第一开关电路400的输入端、直流/交流电路600的第三输入端和第二保护电路510的输出端电连接。第二MOS管520的源极分别与第二电容电路300的输出端、直流/交流电路600的第三输入端和第二保护电路510的输入端电连接。

在一个实施例中，第二MOS管520可为N道沟MOS管。在一个实施例中，第二MOS管520可为P道沟MOS管。在一个实施例中，第二MOS管520可替换为继电器开关。

在一个实施例中，本申请的光伏并网逆变器还包括防反电路220。防反电路220的输入端分别与第二电容电路300的输出端和第二开关电路500的输出端电连接。防反电路220的输出端分别与第一滤波电路200的输出端和第二电容电路300的输入端电连接。防反电路220用于防止出现逆流烧毁所述光伏并网逆变器10。

可以理解，防反电路220的具体电路结构不做具体的限定，只要保证具有防止电流回流的功能即可。在一个实施例中，防反电路220可由二极管构成。在一个实施例中，防反电路220也可由具有单向导通的开关管构成。防反电路220的具体电路结构，可根据实际需求进行选择。

在一个实施例中，防反电路220包括第一防反二极管221。第一防反二极管221的正极分别与第一滤波电路200的输出端和第二电容电路300的输入端电连接。第一防反二极管221的负极分别与第二电容电路300的输出端和第二开关电路500的输出端电连接。在一个实施例中，第一防反二极管221可替换为具有单向导通的开关管，如N道沟MOS管等。

在一个实施例中，本申请的光伏并网逆变器还包括第二滤波电路700。第二滤波电路700电连接于直流/交流电路600的输出端与电网610的火线之间。可以理解，第二滤波电路700的具体电路结构不做具体的限定，只要保证能够实现滤波功能即可。在一个实施例中，第二滤波电路700可由电感构成。在一个实施例中，第二滤波电路700也可采用传统滤波电路，只要能实现滤波功能即可。第二滤波电路700的具体电路结构，可根据实际需求进行选择。

在一个实施例中，第二滤波电路700包括第二电感710。第二电感710的一端与直流/交流电路600的输出端电连接，第二电感710的另一端与电网610的火线电连接。通过第二电感710对所述直流/交流电路600输出的并网电流进行滤波，减少干扰，使得并网电流更加稳定。

在一个实施例中，直流/交流电路600包括第三电容611、第四电容612、第一开关管613、第二开关管614、第二防反二极管615、第三开关管616和第四开关管617。第三电容611的一端与第一滤波电路200的输出端电连接。第四电容612的一端与第三电容611的另一端电连接。第四电容612的另一端分别与第二电容电路300的输出端和第二开关电路500的输出端电连接。第一开关管613的输入端与第一滤波电路200的输出端电连接。第二开关管614的输入端与第一开关管613的输出端电连接，第二开关管614的输出端与电网610的火线电连接。

第二防反二极管615的负极分别与第一开关管613的输出端和第二开关管614的输入端电连接。第二防反二极管615的正极分别与第一电容电路100的输出端、第一开关电路400的输出端、光伏阵列110的负极和电网610的零线电连接。第三开关管616的输出端与电网610的火线电连接。第三开关管616的输入端与第二防反二极管615的正极电连接。第四开关管617的输出端分别与第二防反二极管615的正极和第三开关管616的输入端电连接。第四开关管617的输入端与第四电容612的另一端、第二电容电路300的输出端和第二开关电路500的输出端电连接。

在一个实施例中，第一开关管613、或/和第二开关管614、或/和第三开关管616或/和第四开关管617可为MOS管构成。在一个实施例中第一开关管613的两端、第二开关管614的两端、第三开关管616的两端和第四开关管617的两端均并联有第三二级管618。通过每个第三二级管618分别保护第一开关管613、第二开关管614、第三开关管616和第四开关管617，防止出现电流回流，损坏第一开关管613、第二开关管614、第三开关管616和第四开关管617。

本申请将光伏阵列110的负极和电网610的零线同时连接至直流/交流电路600的第三输入端(即直流侧中点)，可消除光伏并网逆变器10内部产生的共模电压，从而保证了共模漏电流为零，大大提高了安全性能。直流/交流电路600中的第三电容611和第四电容612被第二电容310高频箝位，避免了中点电位(即所述直流/交流电路600的第三输入端)出现二次脉动，降低了第三电容611和第四电容612的容值需求。

本申请能够实现光伏电池板(即所述光伏阵列110)具有较宽的发电范围和最大功率点跟踪(maximum power point tracking，MPPT)功能。MPPT是一种通过调节电气模块的工作状态，使光伏板能够输出更多电能的电气系统能够将太阳能电池板发出的直流电有效地贮存在蓄电池中，可有效地解决常规电网不能覆盖的偏远地区及旅游地区的生活和工业用电，不产生环境污染。在一些实施例中，MPPT控制可以采用滞环比较法和最优梯度法相结合的算法，计算得到电感电流的给定值，通过控制电感电流跟踪指令电流实现了光伏池板的MPPT。

综上所述，本申请通过第一电容电路100、第一滤波电路200、第二电容电路300、第一开关电路400、第二开关电路500和直流/交流电路600的配合，消除了光伏阵列110与电网610之间的共模电压，从而避免产生共模电流，进而大大提高了安全性能。同时本申请还能够实现光伏阵列110具有较宽的发电范围和最大功率点跟踪功能。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。