一種非隔離全橋光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種非隔離全橋光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，屬于新能源發(fā)電與智能電網(wǎng)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能的利用是緩解全球能源緊缺與環(huán)境污染問題的重要途徑，光伏發(fā)電就是近年來研究的熱點(diǎn)之一。采用目前成熟的電力電子變流技術(shù)可將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電壓變換與功率控制。
[0003]為保證使用安全，VDE 0126-1-1標(biāo)準(zhǔn)對(duì)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)漏電流有嚴(yán)格限制。采用網(wǎng)側(cè)工頻隔離變壓器可實(shí)現(xiàn)光伏和電網(wǎng)的電氣隔離、抑制漏電流，但工頻變壓器體積大、質(zhì)量重、成本高、系統(tǒng)效率低。若采用高頻變壓器實(shí)現(xiàn)光伏和電網(wǎng)的電氣隔離，可降低系統(tǒng)體積、質(zhì)量和成本，但功率變換被分成數(shù)級(jí)，且系統(tǒng)效率并沒有明顯改善，而并網(wǎng)逆變器的變換效率與光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率密切相關(guān)，因此，效率高、體積小、質(zhì)量輕和成本低的非隔離光伏并網(wǎng)逆變器有明顯優(yōu)勢(shì)。但變壓器的消除使得光伏和電網(wǎng)之間有了電氣連接，漏電流可能會(huì)大幅增加，帶來傳導(dǎo)和輻射干擾，增加進(jìn)網(wǎng)電流諧波以及損耗，甚至危及設(shè)備和人員安全。故低漏電流的非隔離光伏并網(wǎng)逆變器成為了研究熱點(diǎn)之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種非隔離全橋光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，采用六開關(guān)非隔離全橋逆變電路，在功率傳輸模態(tài)時(shí)，并網(wǎng)電流半個(gè)工頻周期流過3個(gè)開關(guān)器件，而另半個(gè)工頻周期流過2個(gè)開關(guān)器件，降低了通態(tài)損耗，有利于熱應(yīng)力均衡，且仍滿足續(xù)流階段光伏陣列直流側(cè)與電網(wǎng)脫離的要求，較好地滿足了非隔離光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)對(duì)共模漏電流的限制。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:一種非隔離全橋光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，包括光伏陣列、Boost升壓電路、六開關(guān)非隔離全橋逆變電路、LC濾波電路、電網(wǎng)，光伏陣列、Boost升壓電路、六開關(guān)非隔離全橋逆變電路、LC濾波電路、電網(wǎng)依次連接，光伏陣列輸出的直流電能變換成為交流電能，并入交流電網(wǎng)中；BooSt升壓電路包括光伏側(cè)儲(chǔ)能電容C。、Boost升壓電感LpBoost升壓電路開關(guān)器件S(j、Boost升壓電路二極管D。、直流側(cè)儲(chǔ)能電容C1;六開關(guān)非隔離全橋逆變電路由六個(gè)開關(guān)器件S^S6以及它們各自的反并聯(lián)二極管D ^D6構(gòu)成，LC濾波電路由兩個(gè)相同的濾波電感M5P L 2以及濾波電容C 2組成；光伏陣列與光伏側(cè)儲(chǔ)能電容C。并聯(lián)連接，光伏陣列輸出正極與Boost升壓電感L。相連，Boost升壓電感L。另一端與Boost升壓電路開關(guān)器件S。的集電極、Boost升壓電路二極管D。的陽(yáng)極相連，Boost升壓電路二極管D。的陰極與直流側(cè)儲(chǔ)能電容C1的一端、開關(guān)器件集電極、反并聯(lián)二極管01的陰極、開關(guān)器件&的集電極、反并聯(lián)二極管D 6的陰極相連，開關(guān)器件S i的發(fā)射極與反并聯(lián)二極管D !的陽(yáng)極、開關(guān)器件&的集電極、反并聯(lián)二極管D 2的陰極、開關(guān)器件S 4的集電極、反并聯(lián)二極管D4的陰極相連，開關(guān)器件S 6的發(fā)射極與反并聯(lián)二極管D 6的陽(yáng)極、開關(guān)器件S 4的發(fā)射極、反并聯(lián)二極管D4的陽(yáng)極、開關(guān)器件S 5的集電極、反并聯(lián)二極管D5的陰極、濾波電感L2的一端相連，開關(guān)器件S2的發(fā)射極與反并聯(lián)二極管D2的陽(yáng)極、開關(guān)器件S 3的集電極、反并聯(lián)二極管D3的陰極、濾波電感L i的一端相連，開關(guān)器件S 3的發(fā)射極與反并聯(lián)二極管D 3的陽(yáng)極、開關(guān)器件&的發(fā)射極、反并聯(lián)二極管05的陽(yáng)極、直流側(cè)儲(chǔ)能電容C1的另一端、Boost升壓電路開關(guān)器件S。的發(fā)射極、光伏陣列輸出負(fù)極相連，濾波電感L工的另一端與濾波電容C 2的一端相連，濾波電容C2的另一端與濾波電感L 2的另一端相連，電網(wǎng)與濾波電容C 2并聯(lián)連接。
[0006]本實(shí)用新型的有益效果:1、六開關(guān)非隔離全橋逆變電路中，開關(guān)器件&及其反并聯(lián)二極管D6構(gòu)造出了一條新的功率傳輸通路，降低了通態(tài)損耗、提高了變換效率，有利于熱應(yīng)力均衡；2、滿足續(xù)流階段光伏陣列直流側(cè)與電網(wǎng)脫離的要求，較好地滿足了非隔離光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)對(duì)共模漏電流的限制。
【附圖說明】
[0007]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖2為本實(shí)用新型等效電路圖。
[0009]圖3為本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)序示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步闡述，但不限于此。
[0011]圖1所示為一種非隔離全橋光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，包括光伏陣列、Boost升壓電路、六開關(guān)非隔離全橋逆變電路、LC濾波電路、電網(wǎng)，光伏陣列、Boost升壓電路、六開關(guān)非隔離全橋逆變電路、LC濾波電路、電網(wǎng)依次連接，光伏陣列輸出的直流電能變換成為交流電能，并入交流電網(wǎng)中；B00st升壓電路包括光伏側(cè)儲(chǔ)能電容C。、Boost升壓電感L。、Boost升壓電路開關(guān)器件S。、Boost升壓電路二極管D。、直流側(cè)儲(chǔ)能電容C1;六開關(guān)非隔離全橋逆變電路由六個(gè)開關(guān)器件S^S6以及它們各自的反并聯(lián)二極管D ^D6構(gòu)成，LC濾波電路由兩個(gè)相同的濾波電感LjP L2以及濾波電容C2組成；光伏陣列與光伏側(cè)儲(chǔ)能電容C。并聯(lián)連接，光伏陣列輸出正極與Boost升壓電感L。相連，Boost升壓電感L。另一端與Boost升壓電路開關(guān)器件S。的集電極、Boost升壓電路二極管D。的陽(yáng)極相連，Boost升壓電路二極管D。的陰極與直流側(cè)儲(chǔ)能電容C i的一端、開關(guān)器件S 4勺集電極、反并聯(lián)二極管D i的陰極、開關(guān)器件&的集電極、反并聯(lián)二極管D 6的陰極相連，開關(guān)器件S i的發(fā)射極與反并聯(lián)二極管D !的陽(yáng)極、開關(guān)器件&的集電極、反并聯(lián)二極管D 2的陰極、開關(guān)器件S 4的集電極、反并聯(lián)二極管D4的陰極相連，開關(guān)器件S 6的發(fā)射極與反并聯(lián)二極管D 6的陽(yáng)極、開關(guān)器件S 4的發(fā)射極、反并聯(lián)二極管D4的陽(yáng)極、開關(guān)器件S 5的集電極、反并聯(lián)二極管D5的陰極、濾波電感L2的一端相連，開關(guān)器件S2的發(fā)射極與反并聯(lián)二極管D2的陽(yáng)極、開關(guān)器件S 3的集電極、反并聯(lián)二極管D3的陰極、濾波電感L i的一端相連，開關(guān)器件S 3的發(fā)射極與反并聯(lián)二極管D 3的陽(yáng)極、開關(guān)器件&的發(fā)射極、反并聯(lián)二極管05的陽(yáng)極、直流側(cè)儲(chǔ)能電容C1的另一端、Boost升壓電路開關(guān)器件S。的發(fā)射極、光伏陣列輸出負(fù)極相連，濾波電感L工的另一端與濾波電容C 2的一端相連，濾波電容C2的另一端與濾波電感L 2的另一端相連，電網(wǎng)與濾波電容C 2并聯(lián)連接。
[0012]Boost升壓電路實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤，在此不再贅述。為簡(jiǎn)化分析，做如下假設(shè):1、器件均為理想工作狀態(tài)；2、光伏陣列和Boost升壓電路等效為一直流電源UPV;3、電網(wǎng)等效為一交流電壓源Ug。
[0013]在上述假設(shè)基礎(chǔ)上，可得圖2所示本實(shí)用新型的等效電路圖，開關(guān)器件S2的發(fā)射極所連節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為節(jié)點(diǎn)A，開關(guān)器件&的發(fā)射極所連節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為節(jié)點(diǎn)B，開關(guān)器件S 3的發(fā)射極所連節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為節(jié)點(diǎn)N。
[0014]本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)序示意圖如圖3所示。W為并網(wǎng)電流PI調(diào)節(jié)器輸出的調(diào)制波；Ugsl-Ugs6分別為開關(guān)器件S「36的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。u gsl、ugs3、ugs5和u gs6的驅(qū)動(dòng)信號(hào)以開關(guān)頻率高頻動(dòng)作。續(xù)流階段，并網(wǎng)電流流過開關(guān)器件SjP S4，其余開關(guān)器件關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)了光伏陣列直流側(cè)與電網(wǎng)脫離。
[0015]下面簡(jiǎn)述圖2所示本實(shí)用新型等效電路圖的4種工作模式。
[0016]工作模式1:開關(guān)器件S1JjPS5導(dǎo)通，其余開關(guān)器件關(guān)斷。節(jié)點(diǎn)A、N電壓差uAN=UPV，節(jié)點(diǎn) B、N 電壓差 uBN=0,故節(jié)點(diǎn) A、B 電壓差 Uab=Uan-Ubn=Upv,共模電壓 uCM= (uan+ubn)/2=0.5Upv。
[0017]工作模式2:開關(guān)器件SjPS4導(dǎo)通，其余開關(guān)器件關(guān)斷。此時(shí)光伏陣列直流側(cè)與電網(wǎng)斷開，Uan和U剛的電位取決于回路寄生參數(shù)和電網(wǎng)電壓的幅值，U AN=UBN^i 0.5U pV，故Uab=O，共模電壓 uCM= (uAN+uBN)/2 ^ 0.5UpV。
[0018]工作模式3:開關(guān)器件S3、SjP S6導(dǎo)通，其余開關(guān)器件關(guān)斷。S 4雖然導(dǎo)通，但B點(diǎn)電位與光伏陣列直流側(cè)電位基本相同，且S1關(guān)斷，故u dsl=uds4=0，并網(wǎng)電流僅流過S#P S 6，S4并無電流流過。此時(shí)，Uan=O, Ubn=Upv, Uab=-Upv,共模電壓 uCM= (uAN+uBN)/2=0.5UPVo
[0019]工作模式4:開關(guān)器件SjP S4導(dǎo)通，其余開關(guān)器件關(guān)斷。此時(shí)光伏陣列直流側(cè)與電網(wǎng)斷開，Uan=Ub產(chǎn) 0.5UPV，故 uAB=0，Ucm= (uan+ubn) /2 ^ 0.5UPVo
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種非隔離全橋光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括光伏陣列、Boost升壓電路、六開關(guān)非隔離全橋逆變電路、LC濾波電路、電網(wǎng)，光伏陣列、Boost升壓電路、六開關(guān)非隔離全橋逆變電路、LC濾波電路、電網(wǎng)依次連接，光伏陣列輸出的直流電能變換成為交流電能，并入交流電網(wǎng)中；B00st升壓電路包括光伏側(cè)儲(chǔ)能電容CpB00St升壓電感“'Boost升壓電路開關(guān)器件S。、Boost升壓電路二極管D。、直流側(cè)儲(chǔ)能電容C1;六開關(guān)非隔離全橋逆變電路由六個(gè)開關(guān)器件S^S6W及它們各自的反并聯(lián)二極管D ^D6構(gòu)成，LC濾波電路由兩個(gè)相同的濾波電感LjP L 2以及濾波電容C 2組成；光伏陣列與光伏側(cè)儲(chǔ)能電容C。并聯(lián)連接，光伏陣列輸出正極與Boost升壓電感L。相連，Boost升壓電感L。另一端與Boost升壓電路開關(guān)器件S。的集電極、Boost升壓電路二極管D。的陽(yáng)極相連，Boost升壓電路二極管D。的陰極與直流側(cè)儲(chǔ)能電容C1的一端、開關(guān)器件S 4勺集電極、反并聯(lián)二極管D i的陰極、開關(guān)器件S 6的集電極、反并聯(lián)二極管D6的陰極相連，開關(guān)器件S i的發(fā)射極與反并聯(lián)二極管D i的陽(yáng)極、開關(guān)器件&的集電極、反并聯(lián)二極管D 2的陰極、開關(guān)器件S 4的集電極、反并聯(lián)二極管D 4的陰極相連，開關(guān)器件S6的發(fā)射極與反并聯(lián)二極管D 6的陽(yáng)極、開關(guān)器件S 4的發(fā)射極、反并聯(lián)二極管D4的陽(yáng)極、開關(guān)器件35的集電極、反并聯(lián)二極管05的陰極、濾波電感L2的一端相連，開關(guān)器件S2的發(fā)射極與反并聯(lián)二極管D2的陽(yáng)極、開關(guān)器件53的集電極、反并聯(lián)二極管03的陰極、濾波電感L1的一端相連，開關(guān)器件S 3的發(fā)射極與反并聯(lián)二極管D 3的陽(yáng)極、開關(guān)器件S 5的發(fā)射極、反并聯(lián)二極管D5的陽(yáng)極、直流側(cè)儲(chǔ)能電容C i的另一端、Boost升壓電路開關(guān)器件S。的發(fā)射極、光伏陣列輸出負(fù)極相連，濾波電感L:的另一端與濾波電容C 2的一端相連，濾波電容C2的另一端與濾波電感L 2的另一端相連，電網(wǎng)與濾波電容C 2并聯(lián)連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種非隔離全橋光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，采用六開關(guān)非隔離全橋逆變電路，在功率傳輸模態(tài)時(shí)，并網(wǎng)電流半個(gè)工頻周期流過3個(gè)開關(guān)器件，而另半個(gè)工頻周期流過2個(gè)開關(guān)器件，降低了通態(tài)損耗，有利于熱應(yīng)力均衡，且仍滿足續(xù)流階段光伏陣列直流側(cè)與電網(wǎng)脫離的要求，較好地滿足了非隔離光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)對(duì)共模漏電流的限制。
【IPC分類】H02J3/38, H02M7/5387
【公開號(hào)】CN204947610
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520584896
【發(fā)明人】張慶海, 蘇志然, 李俊林, 張程程, 朱世盤, 寇行順, 王文俊, 刁維曉, 郜林林, 侯昆明, 秦福寧, 蘆尊潔, 蔡春鳳, 王德全, 趙愛民, 張蕊
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)山東省電力公司聊城供電公司
【公開日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年8月6日