CN103684030A - 一种新型高性能并网光伏逆变器 - Google Patents

一种新型高性能并网光伏逆变器 Download PDF

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李伟胜
刘军
陈洪强
陈洪先
张荣寿
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GUANGDONG SANZHU TECHNOLOGY Co Ltd
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GUANGDONG SANZHU TECHNOLOGY Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种新型高性能并网光伏逆变器，其包括并网光伏逆变器本体，并网光伏逆变器本体包含有机构框架、操控台、主板以及I/O接口，所述主板中设有电源模块、BOOST模块以及INVERTER模块。本发明并网光伏逆变***中，BOOST模块采用高效的ZVT-BOOST软开关调整器拓扑结构，基本实现开关管开通与关断零损耗,最高转换率可达98.91%；而INVERTER部分采用新型的H型全桥逆变拓扑架构，可靠性及DC EMI效果好，转换效率达97.6%，转换功率高于欧洲水平；通过对BOOST模块及INVERTER模块的改进，使整个并网光伏逆变***的转换效率显著提高，从而使整个并网光伏发电***的效率也大幅提高。

Description

一种新型高性能并网光伏逆变器
技术领域：
本发明涉及并网光伏发电***设备技术领域，特指一种新型高性能并网光伏逆变器。
背景技术：
并网光伏逆变***是将太阳能电池板所发出的直流电逆变成与电网电压的幅值、频率和相位都相同的交流电的逆变***。逆变***的转换效率对于整个并网光伏发电***的效率具有重要意义，因此如何提高并网光伏逆变***的效率就十分关键。现有的并网光伏逆变***中，逆变器主要存在以下不足之处：1、逆变器的转换效率、智能化程度、稳定性等方面不够稳定；2、对电网适应性不强；3、
安规保护功能不够全面；4、结构工艺不够完善，使转换功率不够高等，有待改进。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种新型高性能并网光伏逆变器。
本发明实现其目的采用的技术方案是：一种新型高性能并网光伏逆变器，其包括并网光伏逆变器本体，并网光伏逆变器本体包含有机构框架、操控台、主板以及I/O接口，所述主板中设有电源模块、BOOST模块以及INVERTER模块，其中：所述BOOST模块包含BOOST电感、第一开关管、第二辅助管组件、第三开关管、以及BUS电容，所述第一开关管、第三开关管、BUS电容组件并联，所述第二辅助管组件与第三开关管串联，所述第二辅助管组件包括与BOOST电感并联的辅助电容以及连接在电路中的四个辅助二极管，所述BUS电容组件由第一电容和第二电容串联而成。
所述INVERTER模块具有由第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管桥式连接而成的H型全桥逆变组件，H型全桥逆变组件的输入端与所述BOOST模块连接，H型全桥逆变组件的输出端电路中包括第八开关管、第九开关管、两个二极管、第三电容、第四电容、第二电感、第三电感；其中，第八开关管与其中一个二极管串联，第九开关管与另一个二极管串联；第三电容与第四电容串联；且第八开关管、二极管的串联电路与第九开关管、二极管的串联电路反向并联后两端分别连接第二电感和第三电感，第二电感和第三电感再分别连接第三电容、第四电容串联电路的两端。
所述的第一开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管均为金属-氧化层半导体场效晶体管，简称金氧半场效晶体管（MOSFET）；所述的第三开关管、第八开关管、第九开关管均为绝缘栅双极型晶体管（简称IGBT）。
所述并网光伏逆变器本体的机构框架由前盖板和后盖板组成，且其上设有人机界面和散热片。
所述操控台由电脑主机及显示屏构成，与所述主板通过RS232接口连接。
本发明并网光伏逆变***中，BOOST模块采用高效的ZVT-BOOST软开关调整器拓扑结构，基本实现开关管开通与关断零损耗,最高转换率可达98.91%；而INVERTER部分采用新型的H型全桥逆变拓扑架构，可靠性及DC EMI效果好，转换效率达97.6%，转换功率高于欧洲水平；通过对BOOST模块及INVERTER模块的改进，使整个并网光伏逆变***的转换效率显著提高，从而使整个并网光伏发电***的效率也大幅提高。另外，本发明采用双CPU冗余设计，更加完善对逆变器各种功能的互补，使本发明并网光伏逆变***对电网适应性增强，同时也增强其安规保护功能。
附图说明：
图1是本发明并网光伏逆变器的构成框图；
图2是本发明并网光伏逆变***的连接框图；
图3是本发明中BOOST模块及INVERTER模块的电路图。
具体实施方式：
下面结合具体实施例和附图对本发明进一步说明。
如图1-图3所示，本发明所述新型高性能并网光伏逆变器，其包括并网光伏逆变器本体，并网光伏逆变器本体包含有机构框架1、操控台2、主板3以及I/O接口4，所述主板3中设有电源模块31、BOOST模块32以及INVERTER模块33，其中：所述BOOST模块32包含BOOST电感Lr、第一开关管Q1、第二辅助管组件Q2、第三开关管Q3、以及BUS电容，第一开关管Q1、第三开关管Q3、BUS电容组件并联，所述第二辅助管组件Q2与第三开关管Q3串联，所述第二辅助管组件Q2包括与BOOST电感Lr并联的辅助电容Cr以及连接在电路中的四个辅助二极管D2、D3、D4、D5，所述BUS电容组件由第一电容C1和第二电容C2串联而成。BOOST模块输入端连接滤波电感L1；其中辅助电容Cr、二极管D3可以使第三开关管Q3关断时无损耗，因此，基本实现开关管开通与关断零损耗,最高转换率可达98.91%。
所述INVERTER模块33具有由第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7桥式连接而成的H型全桥逆变组件，H型全桥逆变组件的输入端与所述BOOST模块连接，H型全桥逆变组件的输出端电路中包括第八开关管Q8、第九开关管Q9、两个二极管D6、D7、第三电容C3、第四电容C4、第二电感L2、第三电感L3；其中，第八开关管Q8与二极管D6串联，第九开关管Q9与二极管D7串联；第三电容C3与第四电容C5串联；且第八开关管Q8、二极管D6的串联电路与第九开关管Q9、二极管D7的串联电路反向并联后两端分别连接第二电感L2和第三电感L3，第二电感L2和第三电感L3再分别连接第三电容C3、第四电容C5串联电路的两端。
所述的第一开关管Q1、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7均为金属-氧化层半导体场效晶体管，简称金氧半场效晶体管（MOSFET）；所述的第三开关管Q3、第八开关管Q8、第九开关管Q9均为绝缘栅双极型晶体管（简称IGBT）。
所述并网光伏逆变器本体的机构框架1包括由前盖板和后盖板组成的外壳11，且其上设有人机界面12和散热片13。所述操控台2由电脑主机21及显示屏22构成，与所述主板3通过RS232接口23连接。
本发明并网光伏逆变器中，BOOST模块采用高效的ZVT-BOOST软开关调整器拓扑结构，基本实现开关管开通与关断零损耗,最高转换率可达98.91%；而INVERTER部分采用新型的H型全桥逆变拓扑架构，可靠性及DC EMI效果好，转换效率达97.6%，转换功率高于欧洲水平；通过对BOOST模块及INVERTER模块的改进，使整个并网光伏逆变***的转换效率显著提高，从而使整个并网光伏发电***的效率也大幅提高。另外，本发明采用双CPU冗余设计，更加完善对逆变器各种功能的互补，使本发明并网光伏逆变***对电网适应性增强，同时也增强其安规保护功能。

Claims (5)

1.一种新型高性能并网光伏逆变器，其包括并网光伏逆变器本体，并网光伏逆变器本体包含有机构框架、操控台、主板以及I/O接口，所述主板中设有电源模块、BOOST模块以及INVERTER模块，其特征在于：所述BOOST模块包含BOOST电感、第一开关管、第二辅助管组件、第三开关管、以及BUS电容，所述第一开关管、第三开关管、BUS电容组件并联，所述第二辅助管组件与第三开关管串联，所述第二辅助管组件包括与BOOST电感并联的辅助电容以及连接在电路中的四个辅助二极管，所述BUS电容组件由第一电容和第二电容串联而成。
2.根据权利要求1所述的新型高性能并网光伏逆变器，其特征在于：所述INVERTER模块具有由第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管桥式连接而成的H型全桥逆变组件，H型全桥逆变组件的输入端与所述BOOST模块连接，H型全桥逆变组件的输出端电路中包括第八开关管、第九开关管、两个二极管、第三电容、第四电容、第二电感、第三电感；其中，第八开关管与二极管D6串联，第九开关管与二极管D7串联；第三电容与第四电容串联；且第八开关管、二极管D6的串联电路与第九开关管、二极管D7的串联电路反向并联后两端分别连接第二电感和第三电感，第二电感和第三电感再分别连接第三电容、第四电容串联电路的两端。
3.根据权利要求1或2所述的新型高性能并网光伏逆变器，其特征在于：所述的第一开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管均为金属-氧化层半导体场效晶体管；所述的第三开关管、第八开关管、第九开关管均为绝缘栅双极型晶体管。
4.根据权利要求1所述的新型高性能并网光伏逆变器，其特征在于：所述并网光伏逆变器本体的机构框架由前盖板和后盖板组成，且其上设有人机界面和散热片。
5.根据权利要求1所述的新型高性能并网光伏逆变器，其特征在于：所述操控台由电脑主机及显示屏构成，与所述主板通过RS232接口连接。
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