CN204947610U

CN204947610U - 一种非隔离全桥光伏并网发电***

Info

Publication number: CN204947610U
Application number: CN201520584896.2U
Authority: CN
Inventors: 张庆海; 苏志然; 李俊林; 张程程; 朱世盘; 寇行顺; 王文俊; 刁维晓; 郜林林; 侯昆明; 秦福宁; 芦尊洁; 蔡春凤; 王德全; 赵爱民; 张蕊
Original assignee: Liaocheng Power Supply Co of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
Current assignee: Liaocheng Power Supply Co of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
Priority date: 2015-08-06
Filing date: 2015-08-06
Publication date: 2016-01-06
Anticipated expiration: 2025-08-06

Abstract

本实用新型公开了一种非隔离全桥光伏并网发电***，采用六开关非隔离全桥逆变电路，在功率传输模态时，并网电流半个工频周期流过3个开关器件，而另半个工频周期流过2个开关器件，降低了通态损耗，有利于热应力均衡，且仍满足续流阶段光伏阵列直流侧与电网脱离的要求，较好地满足了非隔离光伏并网发电***对共模漏电流的限制。

Description

一种非隔离全桥光伏并网发电***

技术领域

本实用新型涉及一种非隔离全桥光伏并网发电***，属于新能源发电与智能电网领域。

背景技术

太阳能的利用是缓解全球能源紧缺与环境污染问题的重要途径，光伏发电就是近年来研究的热点之一。采用目前成熟的电力电子变流技术可将太阳能转换成电能，进而实现电压变换与功率控制。

为保证使用安全，VDE0126-1-1标准对光伏并网***漏电流有严格限制。采用网侧工频隔离变压器可实现光伏和电网的电气隔离、抑制漏电流，但工频变压器体积大、质量重、成本高、***效率低。若采用高频变压器实现光伏和电网的电气隔离，可降低***体积、质量和成本，但功率变换被分成数级，且***效率并没有明显改善，而并网逆变器的变换效率与光伏发电***的发电效率密切相关，因此，效率高、体积小、质量轻和成本低的非隔离光伏并网逆变器有明显优势。但变压器的消除使得光伏和电网之间有了电气连接，漏电流可能会大幅增加，带来传导和辐射干扰，增加进网电流谐波以及损耗，甚至危及设备和人员安全。故低漏电流的非隔离光伏并网逆变器成为了研究热点之一。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供了一种非隔离全桥光伏并网发电***，采用六开关非隔离全桥逆变电路，在功率传输模态时，并网电流半个工频周期流过3个开关器件，而另半个工频周期流过2个开关器件，降低了通态损耗，有利于热应力均衡，且仍满足续流阶段光伏阵列直流侧与电网脱离的要求，较好地满足了非隔离光伏并网发电***对共模漏电流的限制。

本实用新型的技术方案为：一种非隔离全桥光伏并网发电***，包括光伏阵列、Boost升压电路、六开关非隔离全桥逆变电路、LC滤波电路、电网，光伏阵列、Boost升压电路、六开关非隔离全桥逆变电路、LC滤波电路、电网依次连接，光伏阵列输出的直流电能变换成为交流电能，并入交流电网中；Boost升压电路包括光伏侧储能电容C₀、Boost升压电感L₀、Boost升压电路开关器件S₀、Boost升压电路二极管D₀、直流侧储能电容C₁；六开关非隔离全桥逆变电路由六个开关器件S₁~S₆以及它们各自的反并联二极管D₁~D₆构成，LC滤波电路由两个相同的滤波电感L₁和L₂以及滤波电容C₂组成；光伏阵列与光伏侧储能电容C₀并联连接，光伏阵列输出正极与Boost升压电感L₀相连，Boost升压电感L₀另一端与Boost升压电路开关器件S₀的集电极、Boost升压电路二极管D₀的阳极相连，Boost升压电路二极管D₀的阴极与直流侧储能电容C₁的一端、开关器件S₁的集电极、反并联二极管D₁的阴极、开关器件S₆的集电极、反并联二极管D₆的阴极相连，开关器件S₁的发射极与反并联二极管D₁的阳极、开关器件S₂的集电极、反并联二极管D₂的阴极、开关器件S₄的集电极、反并联二极管D₄的阴极相连，开关器件S₆的发射极与反并联二极管D₆的阳极、开关器件S₄的发射极、反并联二极管D₄的阳极、开关器件S₅的集电极、反并联二极管D₅的阴极、滤波电感L₂的一端相连，开关器件S₂的发射极与反并联二极管D₂的阳极、开关器件S₃的集电极、反并联二极管D₃的阴极、滤波电感L₁的一端相连，开关器件S₃的发射极与反并联二极管D₃的阳极、开关器件S₅的发射极、反并联二极管D₅的阳极、直流侧储能电容C₁的另一端、Boost升压电路开关器件S₀的发射极、光伏阵列输出负极相连，滤波电感L₁的另一端与滤波电容C₂的一端相连，滤波电容C₂的另一端与滤波电感L₂的另一端相连，电网与滤波电容C₂并联连接。

本实用新型的有益效果：1、六开关非隔离全桥逆变电路中，开关器件S₆及其反并联二极管D₆构造出了一条新的功率传输通路，降低了通态损耗、提高了变换效率，有利于热应力均衡；2、满足续流阶段光伏阵列直流侧与电网脱离的要求，较好地满足了非隔离光伏并网发电***对共模漏电流的限制。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型等效电路图。

图3为本实用新型的驱动信号时序示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型的技术方案做进一步阐述，但不限于此。

图1所示为一种非隔离全桥光伏并网发电***结构示意图，包括光伏阵列、Boost升压电路、六开关非隔离全桥逆变电路、LC滤波电路、电网，光伏阵列、Boost升压电路、六开关非隔离全桥逆变电路、LC滤波电路、电网依次连接，光伏阵列输出的直流电能变换成为交流电能，并入交流电网中；Boost升压电路包括光伏侧储能电容C₀、Boost升压电感L₀、Boost升压电路开关器件S₀、Boost升压电路二极管D₀、直流侧储能电容C₁；六开关非隔离全桥逆变电路由六个开关器件S₁~S₆以及它们各自的反并联二极管D₁~D₆构成，LC滤波电路由两个相同的滤波电感L₁和L₂以及滤波电容C₂组成；光伏阵列与光伏侧储能电容C₀并联连接，光伏阵列输出正极与Boost升压电感L₀相连，Boost升压电感L₀另一端与Boost升压电路开关器件S₀的集电极、Boost升压电路二极管D₀的阳极相连，Boost升压电路二极管D₀的阴极与直流侧储能电容C₁的一端、开关器件S₁的集电极、反并联二极管D₁的阴极、开关器件S₆的集电极、反并联二极管D₆的阴极相连，开关器件S₁的发射极与反并联二极管D₁的阳极、开关器件S₂的集电极、反并联二极管D₂的阴极、开关器件S₄的集电极、反并联二极管D₄的阴极相连，开关器件S₆的发射极与反并联二极管D₆的阳极、开关器件S₄的发射极、反并联二极管D₄的阳极、开关器件S₅的集电极、反并联二极管D₅的阴极、滤波电感L₂的一端相连，开关器件S₂的发射极与反并联二极管D₂的阳极、开关器件S₃的集电极、反并联二极管D₃的阴极、滤波电感L₁的一端相连，开关器件S₃的发射极与反并联二极管D₃的阳极、开关器件S₅的发射极、反并联二极管D₅的阳极、直流侧储能电容C₁的另一端、Boost升压电路开关器件S₀的发射极、光伏阵列输出负极相连，滤波电感L₁的另一端与滤波电容C₂的一端相连，滤波电容C₂的另一端与滤波电感L₂的另一端相连，电网与滤波电容C₂并联连接。

Boost升压电路实现最大功率跟踪，在此不再赘述。为简化分析，做如下假设：1、器件均为理想工作状态；2、光伏阵列和Boost升压电路等效为一直流电源U_PV；3、电网等效为一交流电压源u_g。

在上述假设基础上，可得图2所示本实用新型的等效电路图，开关器件S₂的发射极所连节点标记为节点A，开关器件S₆的发射极所连节点标记为节点B，开关器件S₃的发射极所连节点标记为节点N。

本实用新型的驱动信号时序示意图如图3所示。u_r为并网电流PI调节器输出的调制波；u_gs1-u_gs6分别为开关器件S₁-S₆的驱动信号。u_gs1、u_gs3、u_gs5和u_gs6的驱动信号以开关频率高频动作。续流阶段，并网电流流过开关器件S₂和S₄，其余开关器件关断，实现了光伏阵列直流侧与电网脱离。

下面简述图2所示本实用新型等效电路图的4种工作模式。

工作模式1：开关器件S₁、S₂和S₅导通，其余开关器件关断。节点A、N电压差u_AN=U_PV，节点B、N电压差u_BN=0，故节点A、B电压差u_AB=u_AN-u_BN=U_PV，共模电压u_CM=(u_AN+u_BN)/2=0.5U_PV。

工作模式2：开关器件S₂和S₄导通，其余开关器件关断。此时光伏阵列直流侧与电网断开，u_AN和u_BN的电位取决于回路寄生参数和电网电压的幅值，u_AN=u_BN≈0.5U_PV，故u_AB=0，共模电压u_CM=(u_AN+u_BN)/2≈0.5U_PV。

工作模式3：开关器件S₃、S₄和S₆导通，其余开关器件关断。S₄虽然导通，但B点电位与光伏阵列直流侧电位基本相同，且S₁关断，故u_ds1=u_ds4=0，并网电流仅流过S₃和S₆，S₄并无电流流过。此时，u_AN=0，u_BN=U_PV，u_AB=-U_PV，共模电压u_CM=(u_AN+u_BN)/2=0.5U_PV。

工作模式4：开关器件S₂和S₄导通，其余开关器件关断。此时光伏阵列直流侧与电网断开，u_AN=u_BN≈0.5UPV，故u_AB=0，u_CM=(u_AN+u_BN)/2≈0.5U_PV。

Claims

1.一种非隔离全桥光伏并网发电***，其特征在于，包括光伏阵列、Boost升压电路、六开关非隔离全桥逆变电路、LC滤波电路、电网，光伏阵列、Boost升压电路、六开关非隔离全桥逆变电路、LC滤波电路、电网依次连接，光伏阵列输出的直流电能变换成为交流电能，并入交流电网中；Boost升压电路包括光伏侧储能电容C₀、Boost升压电感L₀、Boost升压电路开关器件S₀、Boost升压电路二极管D₀、直流侧储能电容C₁；六开关非隔离全桥逆变电路由六个开关器件S₁~S₆以及它们各自的反并联二极管D₁~D₆构成，LC滤波电路由两个相同的滤波电感L₁和L₂以及滤波电容C₂组成；光伏阵列与光伏侧储能电容C₀并联连接，光伏阵列输出正极与Boost升压电感L₀相连，Boost升压电感L₀另一端与Boost升压电路开关器件S₀的集电极、Boost升压电路二极管D₀的阳极相连，Boost升压电路二极管D₀的阴极与直流侧储能电容C₁的一端、开关器件S₁的集电极、反并联二极管D₁的阴极、开关器件S₆的集电极、反并联二极管D₆的阴极相连，开关器件S₁的发射极与反并联二极管D₁的阳极、开关器件S₂的集电极、反并联二极管D₂的阴极、开关器件S₄的集电极、反并联二极管D₄的阴极相连，开关器件S₆的发射极与反并联二极管D₆的阳极、开关器件S₄的发射极、反并联二极管D₄的阳极、开关器件S₅的集电极、反并联二极管D₅的阴极、滤波电感L₂的一端相连，开关器件S₂的发射极与反并联二极管D₂的阳极、开关器件S₃的集电极、反并联二极管D₃的阴极、滤波电感L₁的一端相连，开关器件S₃的发射极与反并联二极管D₃的阳极、开关器件S₅的发射极、反并联二极管D₅的阳极、直流侧储能电容C₁的另一端、Boost升压电路开关器件S₀的发射极、光伏阵列输出负极相连，滤波电感L₁的另一端与滤波电容C₂的一端相连，滤波电容C₂的另一端与滤波电感L₂的另一端相连，电网与滤波电容C₂并联连接。