H5-d型非隔離光伏并網逆變器及其調制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及光伏發(fā)電逆變領域，具體涉及一種H5-D型非隔離光伏并網逆變器及其 調制方法。
【背景技術】
[0002] 人類對環(huán)境問題的認識日益提升以及能源危機的步步逼近加快了對新能源的探 索步伐及利用技術的發(fā)展，在此背景下，太陽能發(fā)電技術得到了迅速的發(fā)展。作為太陽能發(fā) 電系統(tǒng)的核心裝置光伏并網逆變器理所當然成為了關鍵技術，然而常用的帶變壓器隔離型 光伏逆變器由于體積大、成本高、效率低等缺點在中小功率場合的適用度并不高。無變壓器 非隔離型光伏并網逆變器因其成本低、體積小、效率高等優(yōu)點被廣泛用于單相并網光伏發(fā) 電系統(tǒng)。但是，由于系統(tǒng)沒有電氣隔離光伏陣列會通過對地寄生電容形成一個電流通路，從 而產生共模電流，它會增加系統(tǒng)損耗，降低并網電流質量以及帶來嚴重的電磁干擾問題和 人身安全問題。
[0003] 為解決光伏陣列對地電容產生的共模電流問題，近年來提出了一些特殊逆變器拓 撲包括H5、HERIC和H6等，其中H5拓撲在抑制共模電流時，其續(xù)流期間存在電位不平衡問題， 共模電壓產生高頻波動，降低了共模電流的抑制效果。
【發(fā)明內容】
[0004] 本發(fā)明旨在至少解決上述技術問題之一。
[0005] 為此，本發(fā)明的第一個目的在于提出一種H5-D型非隔離光伏并網逆變器。
[0006] 本發(fā)明的第二個目的在于提出一種H5-D型非隔離光伏并網逆變器的調制方法。
[0007] 為了實現上述目的，本發(fā)明的實施例公開了一種H5-D型非隔離光伏并網逆變器， 包括光伏電池 (PV )，光伏電池(PV)的兩端并聯(lián)有輸入濾波電容（1 )，光伏電池(PV)的兩端與 H5型逆變環(huán)節(jié)(3)連接，輸入濾波電容（1)與H5型逆變環(huán)節(jié)（3)之間還連接有中點鉗位開關 (2)，H5型逆變環(huán)節(jié)(3)通過濾波器(4)與電網(V grid)連接。
[0008] 根據本發(fā)明實施例的H5-D型非隔離光伏并網逆變器，由五個開關管和一個二極管 構成，能夠保證共模電壓恒定，具有較好的共模電流抑制效果，在單極SPWM調制下其中兩個 開關管工作在工頻狀態(tài)，較大地降低了成本和損耗，且工作在高頻的開關管不需要設置死 區(qū)，有利于降低并網電流諧波含量。
[0009] 另外，根據本發(fā)明上述實施例的H5-D型非隔離光伏并網逆變器，還可以具有如下 附加的技術特征：
[0010] 進一步地，所述輸入濾波電容（1)包括相互串聯(lián)的第一濾波電容(C1)和第二濾波 電容(C2);所述H5型逆變環(huán)節(jié)(3)包括第一開關管(S 1)、第二開關管(S2)、第三開關管（S3)、 第四開關管（S 4)和第五開關管（S5)，第一開關管（S1)和第三開關管（S3)的漏極與光伏電池 (PV)的正極連接，第二開關管(S 2)和第四開關管(S4)的源極與第五開關管(S5)的漏極連接， 第五開關管的源極與光伏電池(PV)的負極連接，第一開關管(S 1)的源極與第二開關管(S2) 的漏極連接，第三開關管(S3)的源極與第四開關管(S4)的漏極連接;所述中點鉗位開關(2) 為二極管(VD1),二極管(VD1)的正極與第二開關管(S2)和第四開關管（S 4)的源極以及第五 開關管(S5)的漏極連接，二極管(VD1)的負極與第一濾波電容(C 1)和第二濾波電容(C2)的中 點連接;所述濾波器(4)包括第一濾波電感(L1)和第二濾波電感(L 2)，第一濾波電感(L1)的 一端與第一開關管（S1)的源極和第二開關管（S 2)的漏極之間的節(jié)點連接，另一端與電網 (Vgrid)連接，第二濾波電感(L2)的一端與第三開關管（S 3)的源極和第四開關管（S4)的漏極 之間的節(jié)點連接，另一端與電網(Vgrid )連接。
[0011] 為了實現上述目的，本發(fā)明的實施例公開了一種H5-D型非隔離光伏并網逆變器的 調制方法，其特征在于，包括以下步驟:模態(tài)(to-t):光伏電池(PV)向電網(V grid)傳輸功率， 第一開關管（S1)、第四開關管（S4)和第五開關管（S 5)開通，第二開關管（S2)和第三開關管 (S3)斷開;模態(tài)Urt 2):第一開關管（S1)、第二開關管（S2)、第三開關管（S3)和第五開關管 (S 5)斷開，第四開關管(S4)開通;模態(tài)(t2-t3):第二開關管(S 2)、第三開關管(S3)和第五開關 管(S5)開通，第一開關管(Si)和第四開關管(S4)斷開;模態(tài)(t3_t4):第二開關管(S2)開通，第 一開關管（S 1)、第三開關管（S3)、第四開關管（S4)和第五開關管（S5)斷開;其中，模態(tài)（to-tl)、模態(tài)(tl-t2 )、模態(tài)(t2-t3 )和模態(tài)(t3-t4)組成一個調制周期。
[0012] 根據本發(fā)明實施例的H5-D型非隔離光伏并網逆變器的調制方法，由五個開關管和 一個二極管構成H5-D型非隔離光伏并網逆變器，能夠保證共模電壓恒定，具有較好的共模 電流抑制效果，在單極SPWM調制下其中兩個開關管工作在工頻狀態(tài)，較大地降低了成本和 損耗，且工作在高頻的開關管不需要設置死區(qū)，有利于降低并網電流諧波含量。
[0013] 本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0014] 本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得 明顯和容易理解，其中：
[0015] 圖1是本發(fā)明一個實施例的H5-D型非隔離光伏并網逆變器的電路示意圖；
[0016]圖2是本發(fā)明一個實施例的H5-D型非隔離光伏并網逆變器的調制方法示意圖； [0017]圖3是本發(fā)明一個實施例的H5-D型非隔離光伏并網逆變器的調制方法在一個周期 內的調制不意圖；
[0018] 圖4(a)-4(d)是本發(fā)明一個實施例的H5-D型非隔離光伏并網逆變器在一個調制周 期內的工作狀態(tài)示意圖；
[0019] 圖5(a)-5(b)是本發(fā)明一個實施例的H5-D型非隔離光伏并網逆變器仿真結果波形 示意圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0021] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語"中心"、"縱向"、"橫向"、"上"、"下"、 "前"、"后"、"左"、"右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底"、"內"、"外"等指示的方位或位置關系為 基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗 示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對 本發(fā)明的限制。此外，術語"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對 重要性。
[0022] 在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語"安裝"、"相 連"、"連接"應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可 以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是 兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本 發(fā)明中的具體含義。
[0023] 參照下面的描述和附圖，將清楚本發(fā)明的實施例的這些和其他方面。在這些描述 和附圖中，具體公開了本發(fā)明的實施例中的一些特定實施方式，來表示實施本發(fā)明的實施 例的原理的一些方式，但是應當理解，本發(fā)明的實施例的范圍不受此限制。相反，本發(fā)明的 實施例包括落入所附加權利要求書的精神和內涵范圍內的所有變化、修改和等同物。
[0024] 以下結合附圖描述根據本發(fā)明實施例的非隔離光伏并網逆變器。
[0025] 圖1是本發(fā)明一個實施例的非隔離光伏并網逆變器的電路示意圖。請參考圖1，本 發(fā)明實施例的非隔離光伏并網逆變器包括光伏電池(PV)，光伏電池(PV)的兩端并聯(lián)有輸入 濾波電容（1)，光伏電池(PV)的兩端與H5型逆變環(huán)節(jié)(3)連接，輸入濾波電容（1)與H5型逆變 環(huán)節(jié)(3)之間還連接有中點鉗位開關(2)，H5型逆變環(huán)節(jié)(3)通過濾波器(4)與電網（V grid)連 接。
[0026] 在本發(fā)明的一個實施例中，輸入濾波電容（1)包括相互串聯(lián)的第一濾波電容(C1) 和第二濾波電容(C 2)。
[0027] H5型逆變環(huán)節(jié)(3)包括第一開關管(S1)、第二開關管(S2)、第三開關管(S3)、第四開 關管（S4)和第五開關管(S5)，第一開關管的（S1)和第三開關(S 3)的漏極與光伏電池(PV)的 正極連接，第二開關管(S2)和第四開關管(S4)的源極與第五開關管(S 5)的漏極連接，第五開 關管(S5)的源極與光伏電池(PV)的負極連接，第一開關管(S 1)的源極與第二開關管(S2)的 漏極連接，第三開關管(S3)的源極與第四開關管(S 4)的漏極連接。
[0028] 中點鉗位開關⑵為二極管(VD1),二極管(VD1)的正極與第二開關管(S2)和第四開 關管(S 4)的源極以及第五開關管(S5)的漏極連接，二極管(VD1)的負極與第一濾波電容(C 1) 和第二濾波電容(C2)的中點連接。
[0029] 濾波器(4)包括第一濾波電感(Li)和第二濾波電感(L2)，第一濾波電感(Li)的一端 與第一開關管（S1)的源極和第二開關管(S 2)的漏極之間的節(jié)點連接，另一端與電網(Vgrid) 連接，第二濾波電感(L2)的一端與第三開關管(S 3)的源極和第四開關管（S4)的漏極之間的 節(jié)點連接，另一端與電網(Vgrid )連接。
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