專利名稱:一種高效率的并網(wǎng)逆變電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實用新型涉及太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種高效率的并網(wǎng)逆變電路的多種實施結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù):
隨著太陽能發(fā)電技術(shù)越來越普及,并網(wǎng)發(fā)電的應(yīng)用也越來越廣泛。而并網(wǎng)逆變器的指標(biāo)中,轉(zhuǎn)換 效率是一個最關(guān)鍵的指標(biāo)。如圖I所示,從太陽能電池板到電網(wǎng)之間設(shè)置的并網(wǎng)逆變器,一般包含兩極電路變換結(jié)構(gòu),第一級是DC/DC PWM (直流/直流脈寬調(diào)制)BOOST升壓的變換器I,第二級是DC/AC SPWM (直流/交流正弦脈寬調(diào)制)逆變的變換器2。由于功率能量在經(jīng)過每一級變換的時候都要產(chǎn)生開關(guān)損耗,因此,現(xiàn)有并網(wǎng)逆變器的整體轉(zhuǎn)換效率不高,業(yè)界普遍得到的轉(zhuǎn)換效率在96%左右。
實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)轉(zhuǎn)換效率低、及由此帶來的成本上升、重量增加的缺點,本實用新型的目的是提供一種新型、高效率的并網(wǎng)逆變電路,在任何時候,其功率能量從直流端傳遞到交流端,只要經(jīng)過一級SPWM變換即可,大大降低了整個電路的開關(guān)損耗,提升了逆變器的轉(zhuǎn)換效率。為了達(dá)到上述目的,本實用新型的技術(shù)方案之一是提供一種高效率的并網(wǎng)逆變電路,其設(shè)置有半橋逆變器或三電平逆變器,以及不帶LC輸出濾波器的第一、第二 DC/DC變換器;還設(shè)置有第一、第二二極管Dl、D2,輸出電感LI,及串聯(lián)的第一、第二電容Cl、C2 ;外部太陽能電池板輸出端的正極PV+,分別通過所述第一二極管Dl及所述第一DC/DC變換器,連接至所述半橋逆變器或三電平逆變器的正極端;所述第一電容Cl的第一端,也與所述太陽能電池板輸出端的正極PV+連接;所述半橋逆變器或三電平逆變器的負(fù)極端,分別通過所述第二二極管D2及第二DC/DC變換器,連接至所述太陽能電池板輸出端的負(fù)極PV-;所述第二電容C2的第二端,也與所述太陽能電池板輸出端的負(fù)極PV-連接;所述第一電容Cl的第二端與所述第二電容C2的第一端的連接點,作為第一、第二電容Cl、C2串聯(lián)的中間節(jié)點接地設(shè)置;所述半橋逆變器或三電平逆變器的零電平端,連接至接地設(shè)置的所述中間節(jié)點;所述半橋逆變器或三電平逆變器的輸出端,通過所述輸出電感LI連接至外部電網(wǎng)。在一種實施例中,所述三電平逆變器中包含四個電子開關(guān),分別為在電網(wǎng)電壓的正半周始終導(dǎo)通的第三開關(guān)Q3 ;在電網(wǎng)電壓正半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓Ugrid小于第一電容Cl上的輸入電壓Vbus+時進(jìn)行SPWM調(diào)制,以及當(dāng)電網(wǎng)電壓Ugrid大于第一電容Cl上的輸入電壓Vbus+時始終導(dǎo)通的第一開關(guān)Ql ;在電網(wǎng)電壓負(fù)半周始終導(dǎo)通的第四開關(guān)Q4 ;在電網(wǎng)電壓負(fù)半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓的絕對值IUgridI小于第二電容C2上輸入電壓的絕對值IVbus-I時進(jìn)行SPWM調(diào)制,以及當(dāng)電網(wǎng)電壓的絕對值IUgridI大于第二電容C2上輸入電壓的絕對值IVbus-I時始終導(dǎo)通的第二開關(guān)Q2 ;所述第一到第四開關(guān)Qf Q4各自的源極和漏極之間設(shè)置有反并聯(lián)二極管;其中,所述第一開關(guān)Ql的漏極作為所述三電平逆變器的正極端,與所述第一 DC/DC變換器和第一二極管Dl的負(fù)極連接;所述第一開關(guān)Ql的源極、所述第二開關(guān)Q2的漏極,及第四開關(guān)Q4的漏極連接在同一個連接點上,所述連接點作為所述三電平逆變器的輸 出端,與所述輸出電感LI連接;所述第三、第四開關(guān)Q3、Q4的源極相連接,所述第三開關(guān)Q3的漏極連接至所述第一、第二電容Cl、C2之間接地設(shè)置的中間節(jié)點上;所述第二開關(guān)Q2的源極作為所述三電平逆變器的負(fù)極端,與所述第二二極管D2的正極和所述第二 DC/DC變換器連接。在另一種實施例中,所述三電平逆變器,包含第三、第四二極管D3、D4;還包含依次串聯(lián)的四個電子開關(guān),分別為在電網(wǎng)電壓正半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓Ugrid小于第一電容Cl上的輸入電壓Vbus+時進(jìn)行SPWM調(diào)制,以及當(dāng)電網(wǎng)電壓Ugrid大于第一電容Cl上的輸入電壓Vbus+時始終導(dǎo)通的第一開關(guān)Ql ;在電網(wǎng)電壓正半周始終導(dǎo)通的第二開關(guān)Q2 ;在電網(wǎng)電壓負(fù)半周始終導(dǎo)通的第三開關(guān)Q3 ;在電網(wǎng)電壓負(fù)半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓的絕對值IUgridI小于第二電容C2上輸入電壓的絕對值IVbus-I時進(jìn)行SPWM調(diào)制,以及當(dāng)電網(wǎng)電壓的絕對值IUgridI大于第二電容C2上輸入電壓的絕對值IVbus-I時始終導(dǎo)通的第四開關(guān)Q4;所述第一到第四開關(guān)Ql Q4各自的源極和漏極之間設(shè)置有反并聯(lián)二極管;其中,所述第一開關(guān)Ql的漏極作為三電平逆變器的正極端,與所述第一 DC/DC變換器和第一二極管Dl的負(fù)極連接;所述第四開關(guān)Q4的源極作為三電平逆變器的負(fù)極端,與所述第二 DC/DC變換器和第二二極管D2的正極連接;所述第三二極管D3的正極與第四二極管D4的負(fù)極,都連接至所述第一、第二電容C1、C2之間接地設(shè)置的中間節(jié)點上;所述第三二極管D3的負(fù)極,連接至所述第一開關(guān)Ql的源極與第二開關(guān)Q2的漏極的連接點上;所述第四二極管D4的正極,連接至所述第三開關(guān)Q3的源極與第四開關(guān)Q4的漏極的連接點上;所述輸出電感LI連接在第二開關(guān)Q2的源極與第三開關(guān)Q3的漏極的連接點上?!N實施例的所述第一 DC/DC變換器中,包含第一變壓器TX1,及第五、第六二極管D5、D6;還包含并聯(lián)設(shè)置的兩個電子開關(guān),分別是在電網(wǎng)電壓正半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓Ugrid大于第一電容Cl上的輸入電壓Vbus+時,交互導(dǎo)通并進(jìn)行SPWM調(diào)制的第五、第六開關(guān)Q5、Q6 ;所述第二 DC/DC變換器中,包含第二變壓器TX2,及第七、第八二極管D7、D8 ;還包含并聯(lián)設(shè)置的兩個電子開關(guān),分別是在電網(wǎng)電壓負(fù)半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓的絕對值IUgridI大于第二電容C2上輸入電壓的絕對值IVbus-I時,交互導(dǎo)通并進(jìn)行SPWM調(diào)制的第七、第八開關(guān) Q7、Q8 ;所述第五到第八開關(guān)Q5 Q8各自的源極和漏極之間設(shè)置有反并聯(lián)二極管;其中,所述第五、第六開關(guān)Q5、Q6的源極接地,這兩個開關(guān)的漏極分別與所述第一變壓器TXl上的同名端、非同名端的接頭對應(yīng)連接;所述第一變壓器TXl上還有一中間接頭,與太陽能電池板輸出端的正極PV+連接;所述第一變壓器TXl的中間接頭與非同名端接頭之間,還設(shè)置有一個第一輸出接頭,所述第一輸出接頭與第五二極管D5的正極連接;所述第五二極管D5的負(fù)極連接至所述 三電平逆變器的正極端;所述第一變壓器TXl的中間接頭與同名端接頭之間,還設(shè)有一個第二輸出接頭,所述第二輸出接頭連接至第六二極管D6的正極;所述第六二極管D6的負(fù)極,也連接至所述三電平逆變器的正極端;所述第七、第八開關(guān)Q7、Q8的漏極接地,這兩個開關(guān)的源極分別與所述第二變壓器TX2上的非同名端、同名端的接頭對應(yīng)連接;所述第一變壓器TXl上還另外有一中間接頭,與太陽能電池板輸出端的負(fù)極PV-連接;所述第二變壓器TX2的中間接頭與非同名端接頭之間,還設(shè)置有一個第二輸出接頭,所述第二輸出接頭連接至第八二極管D8的負(fù)極;所述第八二極管D8的正極,連接至所述三電平逆變器的負(fù)極端;所述第二變壓器TX2的中間接頭與同名端接頭之間,還設(shè)置有一個第一輸出接頭,所述第一輸出接頭與第七二極管D7的負(fù)極連接;所述第七二極管D7的正極也連接至所述三電平逆變器的負(fù)極端。另一種實施例的所述第一 DC/DC變換器中,包含第一變壓器TX1’,及第五、第六二極管D5、D6 ;還包含并聯(lián)設(shè)置的兩個電子開關(guān),分別是在電網(wǎng)電壓正半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓Ugrid大于第一電容Cl上的輸入電壓Vbus+時,交互導(dǎo)通并進(jìn)行SPWM調(diào)制的第五、第六開關(guān) Q5、Q6 ;所述第二 DC/DC變換器中,包含第二變壓器TX2’,及第七、第八二極管D7、D8 ;還包含并聯(lián)設(shè)置的兩個電子開關(guān),分別是在電網(wǎng)電壓負(fù)半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓的絕對值IUgridI大于第二電容C2上輸入電壓的絕對值IVbus-I時,交互導(dǎo)通并進(jìn)行SPWM調(diào)制的第七、第八開關(guān) Q7、Q8 ;所述第五到第八開關(guān)Q5 Q8各自的源極和漏極之間設(shè)置有反并聯(lián)二極管;其中,所述第五、第六開關(guān)Q5、Q6的源極接地;所述第五開關(guān)Q5的漏極及第五二極管D5的正極,分別與第一變壓器TX1’原邊的同名端連接;所述第六開關(guān)Q6的漏極及第六二極管D6的正極,分別與第一變壓器TX1’副邊的非同名端連接;所述第一變壓器TX1’原邊的非同名端及副邊的同名端,與所述太陽能電池板輸出端的正極PV+連接;所述第五、第六二極管D5、D6的負(fù)極,分別與所述三電平逆變器的正極端連接;所述第七、第八開關(guān)Q7、Q8的漏極接地;所述第七開關(guān)Q7的源極及第七二極管D7的負(fù)極,分別與第二變壓器TX2’原邊的非同名端連接;所述第八開關(guān)Q8的源極及第八二極管D8的負(fù)極,分別與第二變壓器TX2’副邊的同名端連接;所述第二變壓器TX2’原邊的同名端及副邊的非同名端,與所述太陽能電池板輸出端的負(fù)極PV-連接;所述第七、第八二極管D7、D8的正極,分別與所述三電平逆變器的負(fù)極端連接。又一種實施例的所述第一 DC/DC變換器中,包含第一變壓器TX1”,及第五、第六二極管D5、D6 ;還包含并聯(lián)設(shè)置的兩個電子開關(guān),分別是在電網(wǎng)電壓正半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓Ugrid大于第一電容Cl上的輸入電壓Vbus+時,交互導(dǎo)通并進(jìn)行SPWM調(diào)制的第五、第六開關(guān) Q5、Q6 ;所述第二DC/DC變換器中,包含第二變壓器TX2”,及第七、第八二極管D7、D8 ;還包含并聯(lián)設(shè)置的兩個電子開關(guān),分別是在電網(wǎng)電壓負(fù)半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓的絕對值IUgridI大于第二電容C2上輸入電壓的絕對值IVbus-I時,交互導(dǎo)通并進(jìn)行SPWM調(diào)制的第七、第八開關(guān) Q7、Q8 ;所述第五到第八開關(guān)Q5 Q8各自的源極和漏極之間設(shè)置有反并聯(lián)二極管; 其中,所述第五、第六開關(guān)Q5、Q6的源極接地;所述第五開關(guān)Q5的漏極與第一變壓器TX1”原邊的非同名端連接;所述第六開關(guān)Q6的漏極與第一變壓器TX1”原邊的同名端連接;第一變壓器TX1”的原邊及副邊,分別設(shè)置有中間接頭,這兩個中間接頭分別與所述太陽能電池板輸出端的正極PV+連接;所述第五二極管D5的正極,與第一變壓器TX1”副邊的同名端連接;所述第六二極管D6的正極,與第一變壓器TX1”副邊的非同名端連接;所述第五、第六二極管D5、D6的負(fù)極,分別與所述三電平逆變器的正極端連接;所述第七、第八開關(guān)Q7、Q8的漏極接地;所述第七開關(guān)Q7的源極與第二變壓器TX2”原邊的非同名端連接;所述第八開關(guān)Q8的源極與第二變壓器TX2”原邊的同名端連接;所述第二變壓器TX2”的原邊及副邊,分別設(shè)置有中間接頭,這兩個中間接頭分別與所述太陽能電池板輸出端的負(fù)極PV-連接;所述第七二極管D7的負(fù)極,與第二變壓器TX2”副邊的非同名端連接;所述第八二極管D8的負(fù)極,與第二變壓器TX2”副邊的同名端連接;所述第七、第八二極管D7、D8的正極,分別與所述三電平逆變器的負(fù)極端連接。本實用新型的另一技術(shù)方案是提供一種高效率的并網(wǎng)逆變電路,其設(shè)置有單相逆變器及不帶LC輸出濾波器的第三DC/DC變換器23 ;還設(shè)置有第一二極管D1,輸出電感LI,及第一電容Cl ;外部太陽能電池板輸出端的正極PV+,分別通過所述第一二極管Dl及所述第三DC/DC變換器23,連接至所述單相逆變器的正極端;所述第一電容Cl的第一端,也與所述太陽能電池板輸出端的正極PV+連接;所述單相逆變器的負(fù)極端,分別與所述第一電容Cl的第二端,及所述太陽能電池板輸出端的負(fù)極PV-連接;所述單相逆變器進(jìn)一步包含四個電子開關(guān),分別是在電網(wǎng)電壓的正半周始終導(dǎo)通的第三開關(guān)Q3 ;在電網(wǎng)電壓正半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓Ugrid小于第一電容Cl上的輸入電壓Vbus時進(jìn)行SPWM調(diào)制,以及當(dāng)電網(wǎng)電壓Ugrid大于第一電容Cl上的輸入電壓Vbus時始終導(dǎo)通的第二開關(guān)Q2 ;在電網(wǎng)電壓負(fù)半周始終導(dǎo)通的第四開關(guān)Q4 ;在電網(wǎng)電壓負(fù)半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓的絕對值IUgridI小于第一電容Cl上輸入電壓的絕對值I-Vbusl時進(jìn)行SPWM調(diào)制,以及當(dāng)電網(wǎng)電壓的絕對值IUgridI大于第一電容Cl上輸入電壓的絕對值I-Vbusl時始終導(dǎo)通的第一開關(guān)Ql ;所述第一到第四開關(guān)Qf Q4各自的源極和漏極之間設(shè)置有反并聯(lián)二極管;其中,串聯(lián)后的所述第一、第二開關(guān)Ql、Q2,再與串聯(lián)后的所述第三、第四開關(guān)Q3、Q4并聯(lián);并且,第一、第三開關(guān)Q1、Q3的漏極作為所述單相逆變器的正極端,第二、第四開關(guān)Q2、Q4的源極作為所述單相逆變器的負(fù)極端接地設(shè)置;[0052]所述輸出電感LI的第一端連接在所述第三開關(guān)Q3的源極與第四開關(guān)Q4的漏極的連接點上;分別從所述輸出電感LI的第二端,及第一開關(guān)Ql源極與第二開關(guān)Q2漏極的連接點引出的線路,連接至外部電網(wǎng)。一種實施例的所述第三DC/DC變換器23中,包含第一變壓器TX1,及第五、第六二極管D5、D6 ;還包含并聯(lián)設(shè)置的兩個電子開關(guān),分別是在電網(wǎng)電壓正半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓Ugrid大于第一電容Cl上的輸入電壓Vbus時,或者,在電網(wǎng)電壓負(fù)半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓的絕對值IUgridI大于第一電容Cl上輸入電壓的絕對值I-Vbusl時,交互導(dǎo)通并進(jìn)行SPWM調(diào)制的第五、第六開關(guān)Q5、Q6 ;所述第五、第六開關(guān)Q5、Q6各自的源極和漏極之間設(shè)置有反并聯(lián)二極管;其中,所述第五、第六開關(guān)Q5、Q6的源極接地,這兩個開關(guān)的漏極分別與所述第一變壓器TXl上的同名端、非同名端的接頭對應(yīng)連接;所述第一變壓器TXl上還有一中間接頭,與太陽能電池板輸出端的正極PV+連接;所述第一變壓器TXl的中間接頭與非同名端接頭之間,還設(shè)置有一個第一輸出接頭,所述第一輸出接頭與第五二極管D5的正極連接;所述第五二極管D5的負(fù)極連接至所述單相逆變器的正極端;所述第一變壓器TXl的中間接頭與同名端接頭之間,還設(shè)有一個第二輸出接頭,所述第二輸出接頭連接至第六二極管D6的正極;所述第六二極管D6的負(fù)極,也連接至所述單相逆變器的正極端。另一種實施例的所述第三DC/DC變換器23中,包含第一變壓器TX1’,及第五、第六二極管D5、D6 ;還包含并聯(lián)設(shè)置的兩個電子開關(guān),分別是在電網(wǎng)電壓正半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓Ugrid大于第一電容Cl上的輸入電壓Vbus時,或者,在電網(wǎng)電壓負(fù)半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓的絕對值IUgridI大于第一電容Cl上輸入電壓的絕對值I-Vbusl時,交互導(dǎo)通并進(jìn)行SPWM調(diào)制的第五、第六開關(guān)Q5、Q6 ;所述第五、第六開關(guān)Q5、Q6各自的源極和漏極之間設(shè)置有反并聯(lián)二極管;其中,所述第五、第六開關(guān)Q5、Q6的源極接地;所述第五開關(guān)Q5的漏極及第五二極管D5的正極,分別與第一變壓器TX1’原邊的同名端連接;所述第六開關(guān)Q6的漏極及第六二極管D6的正極,分別與第一變壓器TX1’副邊的非同名端連接;所述第一變壓器TX1’原邊的非同名端及副邊的同名端,與所述太陽能電池板輸出端的正極PV+連接;所述第五、第六二極管D5、D6的負(fù)極,分別與所述單相逆變器的正極端連接。又一種實施例的所述第三DC/DC變換器23中,包含第一變壓器TX1”,及第五、第六二極管D5、D6 ;還包含并聯(lián)設(shè)置的兩個電子開關(guān),分別是在電網(wǎng)電壓正半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓Ugrid大于第一電容Cl上的輸入電壓Vbus時,或者,在電網(wǎng)電壓負(fù)半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓的絕對值IUgridI大于第一電容Cl上輸入電壓的絕對值I-Vbusl時,交互導(dǎo)通并進(jìn)行SPWM調(diào)制的第五、第六開關(guān)Q5、Q6 ;所述第五、第六開關(guān)Q5、Q6各自的源極和漏極之間設(shè)置有反并聯(lián)二極管;其中,所述第五、第六開關(guān)Q5、Q6的源極接地;所述第五開關(guān)Q5的漏極與第一變壓器TX1”原邊的非同名端連接;所述第六開關(guān)Q6的漏極與第一變壓器TX1”原邊的同名端連接;第一變壓器TX1”的原邊及副邊,分別設(shè)置有中間接頭,這兩個中間接頭分別與所述太 陽能電池板輸出端的正極PV+連接;所述第五二極管D5的正極,與第一變壓器TX1”副邊的同名端連接;所述第六二極管D6的正極,與第一變壓器TX1”副邊的非同名端連接;所述第五、第六二極管D5、D6的負(fù)極,分別與所述單相逆變器的正極端連接。針對現(xiàn)有技術(shù)轉(zhuǎn)換效率低、并由此帶來的成本上升、重量增加的缺點,本專利提出一種新型、高效率的并網(wǎng)逆變電路,在任何時候,其功率能量從直流端傳遞到交流端,只要經(jīng)過一級SPWM變換即可,大大降低了整個電路的開關(guān)損耗,提升了逆變器的轉(zhuǎn)換效率;測試結(jié)果表明,本實用新型所述并網(wǎng)逆變電路的轉(zhuǎn)換效率,能夠比一般并網(wǎng)逆變器高2%;同時由于高的轉(zhuǎn)換效率,可以大大降低產(chǎn)品散熱片的大小,減少重量,降低成本。
圖I是現(xiàn)有并網(wǎng)逆變器中進(jìn)行兩級轉(zhuǎn)換的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型所述高效率的并網(wǎng)逆變電路在實施例I中的電路結(jié)構(gòu)示意圖;圖3是圖2所示并網(wǎng)逆變電路的一種應(yīng)用實例的結(jié)構(gòu)示意圖;圖4是圖3所示并網(wǎng)逆變電路的驅(qū)動控制及關(guān)鍵節(jié)點的波形圖;圖5是圖2所示并網(wǎng)逆變電路中DC/DC變換器(不帶LC輸出濾波器)的另一種實施結(jié)構(gòu)的示意圖;圖6是圖2所示并網(wǎng)逆變電路中DC/DC變換器(不帶LC輸出濾波器)的又一種實施結(jié)構(gòu)的示意圖。圖7是本實用新型所述高效率的并網(wǎng)逆變電路在實施例2中的電路結(jié)構(gòu)示意圖;圖8是本實用新型所述高效率的并網(wǎng)逆變電路在實施例3中的電路結(jié)構(gòu)示意圖;圖9是圖8所不并網(wǎng)逆變電路的一種應(yīng)用實例的結(jié)構(gòu)不意圖;圖10是圖9所示并網(wǎng)逆變電路的驅(qū)動控制及關(guān)鍵節(jié)點的波形圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖說明本實用新型的多個具體實施方式
,本實用新型為實現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的正弦波電流輸出,典型的控制策略為正弦波調(diào)制,即SPWM。實施例I ;如圖2所示,本實施例中所述并網(wǎng)逆變電路中,設(shè)置有三電平逆變器11及不帶LC輸出濾波器的DC/DC變換器。其中,所述不帶LC輸出濾波器的DC/DC變換器可以是Push-Pull (推挽式)變換器,也可以是Half-Bridge (半橋)、Full-Bridge (全橋)或其它帶變壓器的DC/DC變換器。如圖3所不,是上述并網(wǎng)逆變電路的第一種應(yīng)用實例,設(shè)置有第一、第二電容Cl、C2,輸出電感LI,構(gòu)成所述三電平逆變器11的電子開關(guān)Qf Q4,構(gòu)成第一 DC/DC變換器21的第一變壓器TXl、二極管D5和D6、電子開關(guān)Q5和Q6,以及構(gòu)成第二 DC/DC變換器22的第二變壓器TX2、二極管D7和D8、電子開關(guān)Q7和Q8。其中,所述電子開關(guān)Qf Q8上還各自設(shè)置有反并聯(lián)二極管;所述電子開關(guān)QfQS可以是金屬氧化物場效應(yīng)管(M0SFET),也可以是、絕緣柵晶體管(IGBT)、雙極型晶體管或其他類似的電子開關(guān)器件。上述若干器件如圖3所示進(jìn)行連接第一電容Cl的第一端與外部太陽能電池板輸出端的正極PV+連接;第一電容Cl的第二端與第二電容C2的第一端連接,作為第一、第二電容Cl、C2串聯(lián)的中間節(jié)點接地設(shè)置;第二電容C2的第二端與太陽能電池板輸出端的負(fù)極PV-連接。第一電容Cl的第一端還連接至第一二極管Dl的正極,第一二極管Dl的負(fù)極連接至第一開關(guān)Ql的漏極;第二電容C2的第二端還連接至第二二極管D2的負(fù)極,第二二極管D2的正極連接至第二開關(guān)Q2的源極。第一開關(guān)Ql的源極與第二開關(guān)Q2的漏極相連,該連接點作為三電平逆變器11的輸出端還與輸出電感LI的第一端連接,輸出電感LI的第二端連接至外部電網(wǎng);并且,該連接點另外還與第四開關(guān)Q4的漏極連接。第三、第四開關(guān)Q3、Q4的源極相連,第三開關(guān)Q3的漏極連接至第一、第二電容Cl、C2的中間節(jié)點。而在第一 DC/DC變換器21中,第五、第六開關(guān)Q5、Q6并聯(lián)設(shè)置,兩開關(guān)源極接地,兩開關(guān)的漏極分別與第一變壓器TXl的同名端、非同名端的接頭連接,第一變壓器TXl還有一中間接頭與太陽能電池板輸出端的正極PV+連接。第一變壓器TXl的中間接頭與同名端接頭之間設(shè)有第二輸出接頭,其連接至第六二極管D6的正極;第六二極管D6的負(fù)極,連接至所述三電平逆變器11的正極端,即所述第一開關(guān)Ql的漏極。第一變壓器TXl的中間接頭與非同名端接頭之間設(shè)置第一輸出接頭,其與第五二極管D5的正極連接,第五二極管D5的負(fù)極也連接至第一開關(guān)Ql的漏極。第二 DC/DC變換器22連接在太陽能電池板輸出端的 負(fù)極PV-與所述三電平逆變器11的負(fù)極端之間,其中所述第二變壓器TX2,第七、第八開關(guān)Q7、Q8,第七、第八二極管D7、D8的連接結(jié)構(gòu),與上述DC/DC變換器中相類似,不再贅述。配合參見圖3、圖4所示,其中圖4給出了圖3結(jié)構(gòu)的并網(wǎng)逆變電路在SPWM調(diào)制方式下,各個開關(guān)器件(Qf Q8)的驅(qū)動波形圖、以及關(guān)鍵節(jié)點的波形圖(三電平逆變器11正極端的節(jié)點Va-0、輸出端的節(jié)點Vb-0、負(fù)極端的節(jié)點Vc-0,及輸出電感LI的電流波形)。在電網(wǎng)電壓的正半周(即Ugrid > 0):I)當(dāng)電網(wǎng)電壓小于施加到第一電容Cl上的輸入電壓,S卩Ugrid < Vbus+時,見圖4的0 tl以及t2 t3時間段,三電平逆變器11通過第一開關(guān)Ql進(jìn)行SPWM調(diào)制,DC/DC變換器不工作。S卩,第三開關(guān)Q3 —直處于導(dǎo)通狀態(tài),其他開關(guān)Q2、Q4^Q8處于關(guān)斷狀態(tài),由第一開關(guān)Ql進(jìn)行開關(guān)切換該第一開關(guān)Ql導(dǎo)通時,電流依次通過第一二極管Dl、第一開關(guān)Ql和輸出電感LI流通,測得第一、第二開關(guān)Ql、Q2相連接的節(jié)點Vb-O上的電壓等于第一電容Cl上的輸入電壓Vbus+。第一開關(guān)Ql關(guān)斷時,電流改由第三開關(guān)Q3,第四開關(guān)Q4上的反并聯(lián)二極管及輸出電感LI流通,節(jié)點Vb-O上的電壓等于O。2)當(dāng)電網(wǎng)電壓小于輸入電壓,即Ugrid > Vbus+時,見圖4的tl t2時間段,三電平逆變器11的第一開關(guān)Ql —直處于導(dǎo)通狀態(tài),由第一 DC/DC變換器21的工作實現(xiàn)SPWM調(diào)制。此時,其他開關(guān)Q2、Q4、Q7和Q8處于關(guān)斷狀態(tài),而第五、第六開關(guān)Q5和Q6交互導(dǎo)通,通過第一變壓器TXl升壓并進(jìn)行SPWM調(diào)制當(dāng)?shù)谖彘_關(guān)Q5導(dǎo)通時,第一變壓器TXl的同名接頭與中間接頭之間有原邊電流流通,而第一輸出接頭與同名端接頭之間流通有副邊電流,副邊電流再通過第五二極管D5、第一開關(guān)Q1、輸出電感LI流通,使得節(jié)點Vb-O上的電壓大于Vbus+,Vb-O的具體電壓值由變壓器變比決定;當(dāng)?shù)谖彘_關(guān)Q5關(guān)斷時,由第一二極管Dl續(xù)流,電流通過第一二極管Dl、第一開關(guān)Ql和輸出電感LI流通,節(jié)點Vb-O上電壓等于 Vbus+。當(dāng)?shù)诹_關(guān)Q6導(dǎo)通時,第一變壓器TXl的非同名端接頭與中間接頭之間有原邊電流流通,而第二輸出接頭與非同名端接頭之間流通有副邊電流,該副邊電流再通過第六二極管D6、第一開關(guān)Q1、輸出電感LI流通,節(jié)點Vb-O上電壓大于Vbus+ ;當(dāng)?shù)诹_關(guān)Q6關(guān)斷時,同樣由第一二極管Dl續(xù)流,電流通過電流通過第一二極管D1、第一開關(guān)Ql和輸出電感LI流通,節(jié)點Vb-O上電壓等于Vbus+。由此可見,該并網(wǎng)逆變電路在電網(wǎng)電壓處于正半周的任何時候?qū)嶋H上都只有一級SPWM變換,大大 降低了整個電路的開關(guān)損耗,提升了逆變器的轉(zhuǎn)換效率。參見圖4中t3、6時間段,在電網(wǎng)處于負(fù)半周時的工作模式與正半周相類似,不再詳細(xì)說明。如圖5、圖6所示,是另外兩種不帶LC輸出濾波器的DC/DC變換器的實施結(jié)構(gòu),圖中示出的是連接在太陽能電池板輸出端的正極PV+與所述三電平逆變器11的正極端之間的第一 DC/DC變換器21。圖5或圖6與圖3所示三種實施結(jié)構(gòu)的DC/DC變換器,其主要區(qū)別在于使用的升壓變壓器不同,并調(diào)整了對應(yīng)的連線;而其他器件、連接結(jié)構(gòu)及工作原理相類似都是使正極PV+及第五、第六開關(guān)Q5、Q6與變壓器的原邊連接,第五、第六二極管D5、D6與變壓器的副邊連接。另外,在使用圖5或圖6所示結(jié)構(gòu)的第一 DC/DC變換器21時,需要在太陽能電池板輸出端的負(fù)極PV-與所述三電平逆變器11的負(fù)極端之間,使用相應(yīng)的第二 DC/DC變換器22 ;所述第二 DC/DC變換器22與圖5或圖6所示的第一 DC/DC變換器21的器件及連線結(jié)構(gòu)相類似,區(qū)別在于其中開關(guān)及二極管的電極方向不同。因此,可以使用圖5或圖6所示實施結(jié)構(gòu)的第一 DC/DC變換器21及對應(yīng)的第二 DC/DC變換器22,替換圖3中的相應(yīng)裝置,與所述的三電平逆變器11配合實現(xiàn)高效率的轉(zhuǎn)換。另外,如圖2中三電平逆變器11的位置,也可以用傳統(tǒng)的半橋逆變器(圖中未示出)來代替,其控制驅(qū)動方法較為普遍,所實現(xiàn)的技術(shù)效果與上述類似,因此不再詳細(xì)說明。實施例2 ;如圖7所示的并網(wǎng)逆變電路,與上述實施例中的區(qū)別在于兩種實施例中使用的三電平逆變器11結(jié)構(gòu)不同。而其他部分都相同,即,第一、第二電容Cl、C2串聯(lián),太陽能電池板輸出端的正極PV+及第一電容Cl的第一端,通過第一二極管Dl連接至所述三電平逆變器11的正極端;三電平逆變器11的負(fù)極端,通過第二二極管D2,連接至太陽能電池板輸出端的負(fù)極PV-及第二電容C2的第二端;三電平逆變器11的輸出端,通過輸出電感LI連接至外部的電網(wǎng);三電平逆變器11的零電平端,連接至第一、第二電容Cl、C2串聯(lián)的中間節(jié)點,并且,該中間節(jié)點接地設(shè)置。同時,不帶LC輸出濾波的第一、第二 DC/DC變換器,分別并聯(lián)設(shè)置在第一、第二二極管D1、D2上;所述第一 DC/DC變換器21,可以使用如圖3、圖5或圖6中所示的結(jié)構(gòu),第二 DC/DC變換器22具有與之對應(yīng)的結(jié)構(gòu)。如圖7所示,本實施例所述并網(wǎng)逆變電路中的三電平逆變器11,包含依次串聯(lián)的第一到第四開關(guān)Ql Q4,以及第三、第四二極管D3、D4。其中,所述的Qf Q4為電子開關(guān),可以是金屬氧化物場效應(yīng)管(M0SFET),也可以是絕緣柵晶體管(IGBT)、雙極型晶體管或其他電子開關(guān)器件。第一開關(guān)Ql的漏極作為三電平逆變器11的正極端,與所述第一 DC/DC變換器21和第一二極管Dl連接;第四開關(guān)Q4的源極作為負(fù)極端,與所述第二 DC/DC變換器22和第二二極管D2連接。第三二極管D3的正極與第四二極管D4的負(fù)極,都連接至第一、第二電容C1、C2之間接地設(shè)置的中間節(jié)點。第三二極管D3的負(fù)極連接至第一開關(guān)Ql的源極與第二開關(guān)Q2的漏極的連接點上,第四二極管D4的正極連接至第三開關(guān)Q3的源極與第四開關(guān)Q4的漏極的連接點上。輸出電感LI連接在第二開關(guān)Q2的源極與第三開關(guān)Q3的漏極的連接點上。假設(shè)將圖3中所示的第一、第二 DC/DC變換器與圖7所示的三電平逆變器11配合連接,則這兩個DC/DC變換器在本實施例中的工作原理與其在上述實施例(圖3、圖4)中的完全相同,這里不再詳述,只簡單介紹一下三電平逆變器11進(jìn)行SPWM調(diào)制時的工作原理在電網(wǎng)電壓的正半周(即Ugrid > 0),第二開關(guān)Q2—直處于導(dǎo)通狀態(tài)I)當(dāng)電網(wǎng)電壓小于施加到第一電容Cl上的輸入電壓,S卩Ugrid < Vbus+時,三電平逆變器11通過第一開關(guān)Ql進(jìn)行SPWM調(diào)制,兩個DC/DC變換器都不工作。第一開關(guān)Ql導(dǎo)通時,電流通過第一二極管Dl、第一開關(guān)Ql、第二開關(guān)Q2和輸出電感LI流通;第一開關(guān)Ql關(guān)斷時,電流改由第三二極管D3、第二開關(guān)Q2和輸出電感LI流通。2)當(dāng)電網(wǎng)電壓大于輸入電壓,即Ugrid >Vbus+時,三電平逆變器11的第一開關(guān)Ql 一直處于導(dǎo)通狀態(tài),并由第一 DC/DC變換器21工作實現(xiàn)SPWM調(diào)制。在電網(wǎng)電壓的負(fù)半周(即UgricKO),第三開關(guān)Q3 —直處于導(dǎo)通狀態(tài)I)當(dāng)電網(wǎng)電壓的絕對值IUgridI小于第二電容C2上輸入電壓的絕對值| Vbus-時,由第四開關(guān)Q4進(jìn)行SPWM調(diào)制。第四開關(guān)Q4導(dǎo)通時,電流通過輸出電感LI、第三開關(guān)Q3、第四開關(guān)Q4和第二二極管D2流通;第四開關(guān)Q4關(guān)斷時,電流改由輸出電感LI、第三開關(guān)Q3和第四二極管D4流通。2)當(dāng)電網(wǎng)電壓的絕對值IUgridI大于輸入電壓的絕對值| Vbus-1時,第四開關(guān)Q4始終導(dǎo)通,并由第二 DC/DC變換器22進(jìn)行SPWM調(diào)制。由此可見,本實施例所述的并網(wǎng)逆變電路,在任何時候?qū)嶋H上也都只有一級SPWM變換,大大降低了整個電路的開關(guān)損耗,提升了逆變器的轉(zhuǎn)換效率。實施例3;如圖8、圖9所示,本實施例所述的并網(wǎng)逆變電路中,第一電容Cl的兩端,分別與外部太陽能電池板輸出端的正負(fù)極PV+、PV-連接。第一電容Cl的第一端與第一二極管Dl的正極連接,第一二極管Dl的負(fù)極與一個單相逆變器12的正極端連接;一個不帶LC輸出濾波器的第三DC/DC變換器23,并聯(lián)在所述第一二極管Dl上,也連接在外部太陽能電池板輸出端的正極PV+和所述單相逆變器12的正極端之間。所述單相逆變器12的負(fù)極端連接至所述第一電容Cl的第二端,并且,所述第一電容Cl的第二端接地設(shè)置。所述單相逆變器12的兩個輸出端中,一個輸出端通過連接輸出電感LI再與外部電網(wǎng)連接,另一輸出端直接與外部電網(wǎng)連接。所述單相逆變器12是一單相全橋逆變電路,其中包含第一到第四開關(guān)Ql Q4,其中,第一、第二開關(guān)Q1、Q2串聯(lián),再與串聯(lián)的第三、第四開關(guān)Q3、Q4并聯(lián);即,第一、第三開關(guān)Ql、Q3的漏極作為所述單相逆變器12的正極端,分別與所述第一二極管Dl連接,第二、第四開關(guān)Q2、Q4的源極作為負(fù)極端接地設(shè)置。輸出電感LI的第一端即連接在所述第三開關(guān)Q3的源極與第四開關(guān)Q4的漏極的連接點上;分別從輸出電感LI的第二端,及第一開關(guān)Ql源極與第二開關(guān)Q2漏極的連接點引出的線路,連接至外部電網(wǎng)。另外,圖9所示的實施結(jié)構(gòu)中,所述第三DC/DC變換器23使用了圖3所示的第一DC/DC變換器21的結(jié)構(gòu),即包含有第一變壓器TX1、二極管D5和D6、電子開關(guān)Q5和Q6。所述單相逆變器12及DC/DC變換器中的電子開關(guān)Qf Q6,各自設(shè)置有反并聯(lián)二極管;所述電子開關(guān)Qf Q6可以是金屬氧化物場效應(yīng)管(M0SFET),也可以是絕緣柵晶體管(IGBT)、雙極型晶體管或其他電子開關(guān)器件。配合參見圖9、圖10所示,其中圖10給出了圖9結(jié)構(gòu)的并網(wǎng)逆變電路在SPWM調(diào)制方式下,各個開關(guān)器件(Qf Q6)的驅(qū)動波形圖、以及關(guān)鍵節(jié)點的波形圖(單相逆變器12正極端的節(jié)點Va-0、單相逆變器12兩個輸出端之間電壓的節(jié)點Vb,以及輸出電感LI的電流波形)。在電網(wǎng)電壓的正半周(即Ugrid > 0):I)當(dāng)電網(wǎng)電壓小于第一電容Cl上的輸入電壓,即Ugrid < Vbus時,見圖10的0 tl以及t2 t3時間段,單相全橋逆變器通過第二開關(guān)Q2進(jìn)行SPWM調(diào)制,第三DC/DC變換器23不工作。S卩,第三開關(guān)Q3 —直處于導(dǎo)通狀態(tài),其他開關(guān)Ql、Q4^Q6處于關(guān)斷狀態(tài),由第二開關(guān)Q2進(jìn)行開關(guān)切換第二開關(guān)Q2導(dǎo)通時,電流通過第一二極管D1、第三開關(guān)Q3、輸出電感LI和第二開關(guān)Q2流通,輸出端上電壓Vb等于輸入電壓Vbus ;第二開關(guān)Q2關(guān)斷時,電流改由第一開關(guān)Ql的反并聯(lián)二極管、第三開關(guān)Q3及輸出電感LI流通,輸出端上的電壓Vb等于O02)當(dāng)電網(wǎng)電壓大于第一電容Cl上的輸入電壓,S卩Ugrid > Vbus時,見圖10的tl t2時間段,單相全橋逆變器的主開關(guān)器件,第二、第三開關(guān)Q2和Q3—直處于導(dǎo)通狀態(tài),由第三DC/DC變換器23工作來實現(xiàn)SPWM調(diào)制。即,第一、第四開關(guān)Ql和Q4—直處于關(guān)斷狀態(tài)。第五、第六開關(guān)Q5和Q6交互導(dǎo)通,通過第一變壓器TXl升壓并進(jìn)行SPWM調(diào)制當(dāng)?shù)谖彘_關(guān)Q5導(dǎo)通時,第一變壓器TXl的同名端接頭與中間接頭之間有原邊電流流通,而第一輸出接頭與同名端接頭之間有副邊電流流通,副邊電流再通過第五二極管D5、第三開關(guān)Q3、輸出電感LI和第二開關(guān)Q2流通,使得節(jié)點Vb上的電壓大于Vbus,Vb的具體電壓值由變壓器變比決定;當(dāng)?shù)谖彘_關(guān)Q5關(guān)斷時,由第一二極管Dl續(xù)流,電流通過第一二極管D1、第三開關(guān)Q3、輸出電感LI和第二開關(guān)Q2流通,節(jié)點Vb上電壓等于Vbus。當(dāng)?shù)诹_關(guān)Q6導(dǎo)通時,第一變壓器TXl的非同名端接頭與中間接頭之間有原邊電流流通,而第二輸出接頭與非同名端接頭之間有副邊電流流通,該副邊電流再通過第六二極管D6、第三開關(guān)Q3、輸出電感LI和第二開關(guān)Q2流通,節(jié)點Vb上電壓大于Vbus ;當(dāng)?shù)诹_關(guān)Q6關(guān)斷時,同樣由第一二極管Dl續(xù)流,電流通過電流通過第一二極管D1、第一開關(guān)Q1、輸出電感LI和第二開關(guān)Q2流通,節(jié)點Vb上電壓等于Vbus。由此可見,本實施例中所述并網(wǎng)逆變電路,在電網(wǎng)電壓處于正半周的任何時候?qū)嶋H上都只有一級SPWM變換,大大降低了整個電路的開關(guān)損耗,提升了逆變器的轉(zhuǎn)換效率。電網(wǎng)負(fù)半周的工作模式與正半周完全類似,可參見圖10中t3 t6時間段,此處不再詳細(xì)說明。另外,本實施例中所述第三DC/DC變換器23還可以用圖5或圖6所示結(jié)構(gòu)的DC/DC變換器來替換,工作原理類似。綜上所述,本實用新型所述并網(wǎng)逆變電路的基本控制思路是當(dāng)電網(wǎng)電壓的絕對值IUgridI小于輸入電壓(圖4中的Vbus+、 Vbus-及圖10中的Vbus、卜Vbus | )時,由逆變器進(jìn)行SPWM調(diào)制,而DC/DC變換器不工作;當(dāng)電網(wǎng)電壓的絕對值IUgridI大于輸入電壓時,由DC/DC變換器工作進(jìn)行SPWM調(diào)制,而逆變器中相應(yīng)的電子開關(guān)一直處于導(dǎo)通的狀態(tài)將能量直接傳輸?shù)诫娋W(wǎng)。由此可見,該電路在任何時候?qū)嶋H上都只有一級SPWM變換,大大降低了整個電路的開關(guān)損耗,提升了該并網(wǎng)逆變器的轉(zhuǎn)換效率。測試結(jié)果表明,本實用新型所述并網(wǎng)逆變電路的轉(zhuǎn)換效率,能夠比一般并網(wǎng)逆變器高2% ;同時由于高的轉(zhuǎn)換效率,可以大大降低產(chǎn)品散熱片的大小,減少重量,降低成本。盡管本實用新型的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細(xì)介紹,但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本實用新型的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后,對于本實用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此,本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)由所附 的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求1.一種高效率的并網(wǎng)逆變電路,其特征在于,設(shè)置有半橋逆變器或三電平逆變器(11),以及不帶LC輸出濾波器的第一、第二 DC/DC變換器(21、22);還設(shè)置有第一、第二二極管(D1、D2),輸出電感(LI),及串聯(lián)的第一、第二電容(C1、C2); 外部太陽能電池板輸出端的正極(PV+),分別通過所述第一二極管(Dl)及所述第一DC/DC變換器(21),連接至所述半橋逆變器或三電平逆變器(11)的正極端;所述第一電容(Cl)的第一端,也與所述太陽能電池板輸出端的正極(PV+)連接; 所述半橋逆變器或三電平逆變器(11)的負(fù)極端,分別通過所述第二二極管(D2)及第二 DC/DC變換器(22),連接至所述太陽能電池板輸出端的負(fù)極(PV-);所述第二電容(C2)的第二端,也與所述太陽能電池板輸出端的負(fù)極(PV-)連接; 所述第一電容(Cl)的第二端與所述第二電容(C2)的第一端的連接點,作為第一、第二 電容(Cl、C2)串聯(lián)的中間節(jié)點接地設(shè)置;所述半橋逆變器或三電平逆變器(11)的零電平端,連接至接地設(shè)置的所述中間節(jié)點; 所述半橋逆變器或三電平逆變器(11)的輸出端,通過所述輸出電感(LI)連接至外部電網(wǎng)。
2.如權(quán)利要求I所述的高效率的并網(wǎng)逆變電路,其特征在于, 所述三電平逆變器(11)中包含四個電子開關(guān),分別為 在電網(wǎng)電壓的正半周始終導(dǎo)通的第三開關(guān)(Q3); 在電網(wǎng)電壓正半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓(Ugrid)小于第一電容(Cl)上的輸入電壓(Vbus+)時進(jìn)行SPWM調(diào)制,以及當(dāng)電網(wǎng)電壓(Ugrid)大于第一電容(Cl)上的輸入電壓(Vbus+)時始終導(dǎo)通的第一開關(guān)(Ql); 在電網(wǎng)電壓負(fù)半周始終導(dǎo)通的第四開關(guān)(Q4); 在電網(wǎng)電壓負(fù)半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓的絕對值(IUgridI )小于第二電容(C2)上輸入電壓的絕對值(IVbus-I )時進(jìn)行SPWM調(diào)制,以及當(dāng)電網(wǎng)電壓的絕對值(IUgridI )大于第二電容(C2)上輸入電壓的絕對值(IVbus-I )時始終導(dǎo)通的第二開關(guān)(Q2); 所述第一到第四開關(guān)(Qf Q4)各自的源極和漏極之間設(shè)置有反并聯(lián)二極管; 其中,所述第一開關(guān)(Ql)的漏極作為所述三電平逆變器(11)的正極端,與所述第一DC/DC變換器(21)和第一二極管(Dl)的負(fù)極連接;所述第一開關(guān)(Ql)的源極、所述第二開關(guān)(Q2)的漏極,及第四開關(guān)(Q4)的漏極連接在同一個連接點上,所述連接點作為所述三電平逆變器(11)的輸出端,與所述輸出電感(LI)連接; 所述第三、第四開關(guān)(Q3、Q4)的源極相連接,所述第三開關(guān)(Q3)的漏極連接至所述第一、第二電容(Cl、C2)之間接地設(shè)置的中間節(jié)點上;所述第二開關(guān)(Q2)的源極作為所述三電平逆變器(11)的負(fù)極端,與所述第二二極管(D2)的正極和所述第二 DC/DC變換器(22)連接。
3.如權(quán)利要求I所述的高效率的并網(wǎng)逆變電路,其特征在于, 所述三電平逆變器(11),包含第三、第四二極管(D3、D4);還包含依次串聯(lián)的四個電子開關(guān),分別為 在電網(wǎng)電壓正半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓(Ugrid)小于第一電容(Cl)上的輸入電壓(Vbus+)時進(jìn)行SPWM調(diào)制,以及當(dāng)電網(wǎng)電壓(Ugrid)大于第一電容(Cl)上的輸入電壓(Vbus+)時始終導(dǎo)通的第一開關(guān)(Ql);在電網(wǎng)電壓正半周始終導(dǎo)通的第二開關(guān)(Q2); 在電網(wǎng)電壓負(fù)半周始終導(dǎo)通的第三開關(guān)(Q3); 在電網(wǎng)電壓負(fù)半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓的絕對值(IUgridI )小于第二電容(C2)上輸入電壓的絕對值(IVbus-I )時進(jìn)行SPWM調(diào)制,以及當(dāng)電網(wǎng)電壓的絕對值(IUgridI )大于第二電容(C2)上輸入電壓的絕對值(IVbus-I )時始終導(dǎo)通的第四開關(guān)(Q4); 所述第一到第四開關(guān)(Qf Q4)各自的源極和漏極之間設(shè)置有反并聯(lián)二極管; 其中,所述第一開關(guān)(Ql)的漏極作為三電平逆變器(11)的正極端,與所述第一 DC/DC變換器(21)和第一二極管(Dl)的負(fù)極連接;所述第四開關(guān)(Q4)的源極作為三電平逆變器(11)的負(fù)極端,與所述第二 DC/DC變換器(22)和第二二極管(D2)的正極連接; 所述第三二極管(D3)的正極與第四二極管(D4)的負(fù)極,都連接至所述第一、第二電容(Cl、C2)之間接地設(shè)置的中間節(jié)點上;所述第三二極管(D3)的負(fù)極,連接至所述第一開關(guān)(Ql)的源極與第二開關(guān)(Q2)的漏極的連接點上;所述第四二極管(D4)的正極,連接至所述第三開關(guān)(Q3)的源極與第四開關(guān)(Q4)的漏極的連接點上; 所述輸出電感(LI)連接在第二開關(guān)(Q2)的源極與第三開關(guān)(Q3)的漏極的連接點上。
4.如權(quán)利要求2或3所述的高效率的并網(wǎng)逆變電路,其特征在于, 所述第一 DC/DC變換器(21)中,包含第一變壓器(TX1),及第五、第六二極管(D5、D6);還包含并聯(lián)設(shè)置的兩個電子開關(guān),分別是在電網(wǎng)電壓正半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓(Ugrid)大于第一電容(Cl)上的輸入電壓(Vbus+)時,交互導(dǎo)通并進(jìn)行SPWM調(diào)制的第五、第六開關(guān)(Q5、Q6); 所述第二 DC/DC變換器(22)中,包含第二變壓器(TX2),及第七、第八二極管(D7、D8);還包含并聯(lián)設(shè)置的兩個電子開關(guān),分別是在電網(wǎng)電壓負(fù)半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓的絕對值(IUgridI )大于第二電容(C2)上輸入電壓的絕對值(IVbus-I )時,交互導(dǎo)通并進(jìn)行SPWM調(diào)制的第七、第八開關(guān)(Q7、Q8); 所述第五到第八開關(guān)(Q5 Q8)各自的源極和漏極之間設(shè)置有反并聯(lián)二極管; 其中,所述第五、第六開關(guān)(Q5、Q6)的源極接地,這兩個開關(guān)的漏極分別與所述第一變壓器(TXl)上的同名端、非同名端的接頭對應(yīng)連接;所述第一變壓器(TXl)上還有一中間接頭,與太陽能電池板輸出端的正極(PV+)連接; 所述第一變壓器(TXl)的中間接頭與非同名端接頭之間,還設(shè)置有一個第一輸出接頭,所述第一輸出接頭與第五二極管(D5)的正極連接;所述第五二極管(D5)的負(fù)極連接至所述三電平逆變器(11)的正極端; 所述第一變壓器(TXl)的中間接頭與同名端接頭之間,還設(shè)有一個第二輸出接頭,所述第二輸出接頭連接至第六二極管(D6)的正極;所述第六二極管(D6)的負(fù)極,也連接至所述三電平逆變器(11)的正極端;所述第七、第八開關(guān)(Q7、Q8)的漏極接地,這兩個開關(guān)的源極分別與所述第二變壓器(TX2)上的非同名端、同名端的接頭對應(yīng)連接;所述第一變壓器(TXl)上還另外有一中間接頭,與太陽能電池板輸出端的負(fù)極(PV-)連接; 所述第二變壓器(TX2)的中間接頭與非同名端接頭之間,還設(shè)置有一個第二輸出接頭,所述第二輸出接頭連接至第八二極管(D8)的負(fù)極;所述第八二極管(D8)的正極,連接至所述三電平逆變器(11)的負(fù)極端;所述第二變壓器(TX2)的中間接頭與同名端接頭之間,還設(shè)置有一個第一輸出接頭,所述第一輸出接頭與第七二極管(D7)的負(fù)極連接;所述第七二極管(D7)的正極也連接至所述三電平逆變器(11)的負(fù)極端。
5.如權(quán)利要求2或3所述的高效率的并網(wǎng)逆變電路,其特征在于, 所述第一 DC/DC變換器(21)中,包含第一變壓器(ΤΧΓ ),及第五、第六二極管(D5、D6);還包含并聯(lián)設(shè)置的兩個電子開關(guān),分別是在電網(wǎng)電壓正半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓(Ugrid)大于第一電容(Cl)上的輸入電壓(Vbus+)時,交互導(dǎo)通并進(jìn)行SPWM調(diào)制的第五、第六開關(guān)(Q5、Q6); 所述第二 DC/DC變換器(22)中,包含第二變壓器(TX2’),及第七、第八二極管(D7、D8);還包含并聯(lián)設(shè)置的兩個電子開關(guān),分別是在電網(wǎng)電壓負(fù)半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓的絕對值(IUgridI )大于第二電容(C2)上輸入電壓的絕對值(IVbus-I )時,交互導(dǎo)通并進(jìn)行SPWM調(diào)制的第七、第八開關(guān)(Q7、Q8); 所述第五到第八開關(guān)(Q5 Q8)各自的源極和漏極之間設(shè)置有反并聯(lián)二極管; 其中,所述第五、第六開關(guān)(Q5、Q6)的源極接地;所述第五開關(guān)(Q5)的漏極及第五二極管(D5)的正極,分別與第一變壓器(ΤΧΓ)原邊的同名端連接;所述第六開關(guān)(Q6)的漏極及第六二極管(D6)的正極,分別與第一變壓器(ΤΧΓ)副邊的非同名端連接;所述第一變壓器(ΤΧΓ)原邊的非同名端及副邊的同名端,與所述太陽能電池板輸出端的正極(PV+)連接;所述第五、第六二極管(D5、D6)的負(fù)極,分別與所述三電平逆變器(11)的正極端連接; 所述第七、第八開關(guān)(Q7、Q8)的漏極接地;所述第七開關(guān)(Q7)的源極及第七二極管(D7)的負(fù)極,分別與第二變壓器(TX2’)原邊的非同名端連接;所述第八開關(guān)(Q8)的源極及第八二極管(D8)的負(fù)極,分別與第二變壓器(TX2’)副邊的同名端連接;所述第二變壓器(TX2’)原邊的同名端及副邊的非同名端,與所述太陽能電池板輸出端的負(fù)極(PV-)連接;所述第七、第八二極管(D7、D8)的正極,分別與所述三電平逆變器(11)的負(fù)極端連接。
6.如權(quán)利要求2或3所述的高效率的并網(wǎng)逆變電路,其特征在于, 所述第一 DC/DC變換器(21)中,包含第一變壓器(TX1”),及第五、第六二極管(D5、D6);還包含并聯(lián)設(shè)置的兩個電子開關(guān),分別是在電網(wǎng)電壓正半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓(Ugrid)大于第一電容(Cl)上的輸入電壓(Vbus+)時,交互導(dǎo)通并進(jìn)行SPWM調(diào)制的第五、第六開關(guān)(Q5、Q6); 所述第二 DC/DC變換器(22)中,包含第二變壓器(TX2”),及第七、第八二極管(D7、D8);還包含并聯(lián)設(shè)置的兩個電子開關(guān),分別是在電網(wǎng)電壓負(fù)半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓的絕對值(IUgridI )大于第二電容(C2)上輸入電壓的絕對值(IVbus-I )時,交互導(dǎo)通并進(jìn)行SPWM調(diào)制的第七、第八開關(guān)(Q7、Q8); 所述第五到第八開關(guān)(Q5 Q8)各自的源極和漏極之間設(shè)置有反并聯(lián)二極管; 其中,所述第五、第六開關(guān)(Q5、Q6)的源極接地;所述第五開關(guān)(Q5)的漏極與第一變壓器(TX1”)原邊的非同名端連接;所述第六開關(guān)(Q6)的漏極與第一變壓器(TX1”)原邊的同名端連接;第一變壓器(TX1”)的原邊及副邊,分別設(shè)置有中間接頭,這兩個中間接頭分別與所述太陽能電池板輸出端的正極(PV+)連接;所述第五二極管(D5)的正極,與第一變壓器(TX1”)副邊的同名端連接;所述第六二極管(D6)的正極,與第一變壓器(TX1”)副邊的非同名端連接;所述第五、第六二極管(D5、D6)的負(fù)極,分別與所述三電平逆變器(11)的正極端連接; 所述第七、第八開關(guān)(Q7、Q8)的漏極接地;所述第七開關(guān)(Q7)的源極與第二變壓器(TX2”)原邊的非同名端連接;所述第八開關(guān)(Q8)的源極與第二變壓器(TX2”)原邊的同名端連接;所述第二變壓器(TX2”)的原邊及副邊,分別設(shè)置有中間接頭,這兩個中間接頭分別與所述太陽能電池板輸出端的負(fù)極(PV-)連接;所述第七二極管(D7)的負(fù)極,與第二變壓器(TX2”)副邊的非同名端連接;所述第八二極管(D8)的負(fù)極,與第二變壓器(TX2”)副邊的同名端連接;所述第七、第八二極管(D7、D8)的正極,分別與所述三電平逆變器(11)的負(fù)極端連接。
7.一種高效率的并網(wǎng)逆變電路,其特征在于,設(shè)置有單相逆變器(12)及不帶LC輸出濾波器的第三DC/DC變換器(23);還設(shè)置有第一二極管(D1),輸出電感(LI),及第一電容(Cl); 外部太陽能電池板輸出端的正極(PV+),分別通過所述第一二極管(Dl)及所述第三DC/DC變換器(23),連接至所述單相逆變器(12)的正極端;所述第一電容(Cl)的第一端,也與所述太陽能電池板輸出端的正極(PV+)連接;所述單相逆變器(12)的負(fù)極端,分別與所述第一電容(Cl)的第二端,及所述太陽能電池板輸出端的負(fù)極(PV-)連接; 所述單相逆變器(12)進(jìn)一步包含四個電子開關(guān),分別是· 在電網(wǎng)電壓的正半周始終導(dǎo)通的第三開關(guān)(Q3); 在電網(wǎng)電壓正半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓(Ugrid)小于第一電容(Cl)上的輸入電壓(Vbus)時進(jìn)行SPWM調(diào)制,以及當(dāng)電網(wǎng)電壓(Ugrid)大于第一電容(Cl)上的輸入電壓(Vbus)時始終導(dǎo)通的第二開關(guān)(Q2); 在電網(wǎng)電壓負(fù)半周始終導(dǎo)通的第四開關(guān)(Q4); 在電網(wǎng)電壓負(fù)半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓的絕對值(IUgridI)小于第一電容(Cl)上輸入電壓的絕對值(I -Vbus I )時進(jìn)行SPWM調(diào)制,以及當(dāng)電網(wǎng)電壓的絕對值(I Ugrid | )大于第一電容(Cl)上輸入電壓的絕對值(I-Vbusl )時始終導(dǎo)通的第一開關(guān)(Ql); 所述第一到第四開關(guān)(Qf Q4)各自的源極和漏極之間設(shè)置有反并聯(lián)二極管;其中,串聯(lián)后的所述第一、第二開關(guān)(Ql、Q2),再與串聯(lián)后的所述第三、第四開關(guān)(Q3、Q4)并聯(lián);并且,第一、第三開關(guān)(Ql、Q3)的漏極作為所述單相逆變器(12)的正極端,第二、第四開關(guān)(Q2、Q4)的源極作為所述單相逆變器(12)的負(fù)極端接地設(shè)置; 所述輸出電感(LI)的第一端連接在所述第三開關(guān)(Q3)的源極與第四開關(guān)(Q4)的漏極的連接點上;分別從所述輸出電感(LI)的第二端,及第一開關(guān)(Ql)源極與第二開關(guān)(Q2)漏極的連接點引出的線路,連接至外部電網(wǎng)。
8.如權(quán)利要求7所述的高效率的并網(wǎng)逆變電路,其特征在于, 所述第三DC/DC變換器(23)中,包含第一變壓器(TX1),及第五、第六二極管(D5、D6);還包含并聯(lián)設(shè)置的兩個電子開關(guān),分別是在電網(wǎng)電壓正半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓(Ugrid)大于第一電容(Cl)上的輸入電壓(Vbus)時,或者,在電網(wǎng)電壓負(fù)半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓的絕對值(IUgridI )大于第一電容(Cl)上輸入電壓的絕對值(I-Vbusl )時,交互導(dǎo)通并進(jìn)行SPWM調(diào)制的第五、第六開關(guān)(Q5、Q6);所述第五、第六開關(guān)(Q5、Q6)各自的源極和漏極之間設(shè)置有反并聯(lián)二極管; 其中,所述第五、第六開關(guān)(Q5、Q6)的源極接地,這兩個開關(guān)的漏極分別與所述第一變壓器(TXl)上的同名端、非同名端的接頭對應(yīng)連接;所述第一變壓器(TXl)上還有一中間接頭,與太陽能電池板輸出端的正極(PV+)連接;所述第一變壓器(TXl)的中間接頭與非同名端接頭之間,還設(shè)置有一個第一輸出接頭,所述第一輸出接頭與第五二極管(D5)的正極連接;所述第五二極管(D5)的負(fù)極連接至所述單相逆變器(12)的正極端;所述第一變壓器(TXl)的中間接頭與同名端接頭之間,還設(shè)有一個第二輸出接頭,所述第二輸出接頭連接至第六二極管(D6)的正極;所述第六二極管(D6)的負(fù)極,也連接至所述單相逆變器(12)的正極端。
9.如權(quán)利要求7所述的高效率的并網(wǎng)逆變電路,其特征在于, 所述第三DC/DC變換器(23)中,包含第一變壓器(ΤΧΓ),及第五、第六二極管(D5、D6);還包含并聯(lián)設(shè)置的兩個電子開關(guān),分別是在電網(wǎng)電壓正半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓(Ugrid)大于第一電容(Cl)上的輸入電壓(Vbus)時,或者,在電網(wǎng)電壓負(fù)半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓的絕對值(IUgridI )大于第一電容(Cl)上輸入電壓的絕對值(I-Vbusl )時,交互導(dǎo)通并進(jìn)行SPWM調(diào)制的第五、第六開關(guān)(Q5、Q6);所述第五、第六開關(guān)(Q5、Q6)各自的源極和漏極之間設(shè)置有反并聯(lián)二極管; 其中,所述第五、第六開關(guān)(Q5、Q6)的源極接地;所述第五開關(guān)(Q5)的漏極及第五二極管(D5)的正極,分別與第一變壓器(ΤΧΓ)原邊的同名端連接;所述第六開關(guān)(Q6)的漏極及第六二極管(D6)的正極,分別與第一變壓器(ΤΧΓ)副邊的非同名端連接;所述第一變壓器(ΤΧΓ)原邊的非同名端及副邊的同名端,與所述太陽能電池板輸出端的正極(PV+)連接;所述第五、第六二極管(D5、D6)的負(fù)極,分別與所述單相逆變器(12)的正極端連接。
10.如權(quán)利要求7所述的高效率的并網(wǎng)逆變電路,其特征在于, 所述第三DC/DC變換器(23)中,包含第一變壓器(TX1”),及第五、第六二極管(D5、D6);還包含并聯(lián)設(shè)置的兩個電子開關(guān),分別是在電網(wǎng)電壓正半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓(Ugrid)大于第一電容(Cl)上的輸入電壓(Vbus)時,或者,在電網(wǎng)電壓負(fù)半周,當(dāng)電網(wǎng)電壓的絕對值(IUgridI )大于第一電容(Cl)上輸入電壓的絕對值(I-Vbusl )時,交互導(dǎo)通并進(jìn)行SPWM調(diào)制的第五、第六開關(guān)(Q5、Q6);所述第五、第六開關(guān)(Q5、Q6)各自的源極和漏極之間設(shè)置有反并聯(lián)二極管; 其中,所述第五、第六開關(guān)(Q5、Q6)的源極接地;所述第五開關(guān)(Q5)的漏極與第一變壓器(TX1”)原邊的非同名端連接;所述第六開關(guān)(Q6)的漏極與第一變壓器(TX1”)原邊的同名端連接;第一變壓器(TX1”)的原邊及副邊,分別設(shè)置有中間接頭,這兩個中間接頭分別與所述太陽能電池板輸出端的正極(PV+)連接;所述第五二極管(D5)的正極,與第一變壓器(TX1”)副邊的同名端連接;所述第六二極管(D6)的正極,與第一變壓器(TX1”)副邊的非同名端連接;所述第五、第六二極管(D5、D6)的負(fù)極,分別與所述單相逆變器(12)的正極端連接。
專利摘要本實用新型涉及一種高效率的并網(wǎng)逆變電路,設(shè)置有半橋逆變器或三電平逆變器,以及不帶LC輸出濾波器的兩個DC/DC變換器,或者是設(shè)置有單相逆變器及不帶LC輸出濾波器的一個DC/DC變換器當(dāng)電網(wǎng)電壓的絕對值小于輸入電壓時,由逆變器進(jìn)行SPWM調(diào)制,而DC/DC變換器不工作;當(dāng)電網(wǎng)電壓的絕對值大于輸入電壓時,由DC/DC變換器工作進(jìn)行SPWM調(diào)制,而逆變器中相應(yīng)的電子開關(guān)一直處于導(dǎo)通的狀態(tài)將能量直接傳輸?shù)诫娋W(wǎng)。由此可見,該電路在任何時候?qū)嶋H上都只有一級SPWM變換,大大降低了整個電路的開關(guān)損耗,提升了該并網(wǎng)逆變器的轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號H02M7/537GK202424565SQ20122002272
公開日2012年9月5日 申請日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者朱秋花 申請人:朱秋花