光伏發電用逆變電路裝置的製作方法
2023-10-29 09:46:17 2
專利名稱：光伏發電用逆變電路裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於太陽能發電技術領域，更具體地說，涉及到一種實現直流電壓轉換成交流電壓功能的光伏發電用逆變電路裝置。
背景技術：
太陽能是一種清潔能源、可再生資源，在經濟高速發展的時代，全球範圍的能源問題原來越突出，經濟的可持續性發展必須要求開發尋求新的能源，新能源技術的發展越來越受到關注。光伏發電和風力發電是近些年新興的新能源行業，其中風力發電受到一定的地域限制，而光伏發電卻沒有此限制，所以大規模使用光伏併網發電技術是一種有效的新能源的利用方式，因此，併網技術是光伏發電中的關鍵技術。目前光伏併網逆變器的結構主要採樣全橋逆變電路，但是此電路在太陽能電池板直流端產生高頻電壓；並且由於太陽能電池的鋪設面積很大，而太陽能電池板和大地存在寄生電容，面積越大，此寄生電容越大, 最終會產生很大的對地共模漏電流。
發明內容
本發明目的是針對背景技術中提及的現有技術的不足，而提供一種光伏發電用逆變電路裝置，該電路裝置可以有效避免太陽能電池板直流端產生高頻共模電壓，並減小由於電池板對地電容產生的共模漏電流和減小EMV問題，同時提高直流電壓轉換交流電壓的效率。本發明的技術方案是一種光伏發電用逆變電路裝置，包括直流電路模塊和逆變電路模塊兩部分，其中直流電路模塊包括太陽能電池板和並聯在太陽能電池板輸出端線路上的直流電容，所述逆變電路模塊包括
六個受控開關器件，其中所述第一受控開關器件、第五受控開關器件、第三受控開關器件串聯，第二受控開關器件、第六受控開關器件、第四受控開關器件串聯，第一受控開關器件上端接到直流電容上端，第三受控開關器件下端接到直流電容下端，第二受控開關器件上端接到第一受控開關器件上端，第四受控開關器件下端接到第三受控開關器件下端，第三受控開關器件上端接到第四受控開關器件上端；
還包括第一、第二、第三、第四、第五和第六共六個二極體分別對應反並聯於上述第一、 第二、第三、第四、第五和第六這六個受控開關器件兩端；
還包括第一電感和第二電感，所述第一電感的左端接到第一受控開關器件的下端，第一電感的右端接到電網上端，第二電感的左端接到第二受控開關器件的下端，第二電感的右端接到電網下端。本發明中對於所述受控開關器件的進一步選擇如下
優選的，所述第一受控開關器件、第二受控開關器件、第三受控開關器件、第四受控開關器件採用相同型號的M0SFET，第五受控開關器件和第六受控開關器件採用相同型號的 IGBT，六個反並聯的二極體是六個受控開關器件的寄生二極體。
更為優選的，所述第五二極體和第六二極體是快恢復低導通壓降二極體。優選的，所述第一受控開關器件和第四受控開關器件為對稱開關，第二受控開關器件和第三受控開關器件為對稱開關，第五受控開關器件和第六受控開關器件是互補開關。優選的，所述第一受控開關器件和第四受控開關器件是高頻開關，採用開關頻率為20KHZ，第二受控開關器件和第三受控開關器件是高頻開關，採用開關頻率20KHz ;並且其中所述第一受控開關器件和第四受控開關器件的驅動信號為同一信號或者是作用效果相同的驅動信號，第二受控開關器件和第三受控開關器件的驅動信號為同一信號或者是作用效果相同的驅動信號；第五受控開關器件和第六受控開關器件為工頻開關，採用電網頻率為50Hz或60Hz的開關。本發明的優點是
本發明提供的這種光伏發電用逆變電路裝置，其主要目的是將太陽能電池板的直流電壓電轉換成交流電壓，並實現併網。相比現有同類技術，本發明電路裝置在實際應用中可以有效避免太陽能電池板直流端產生高頻共模電壓，並減小由於電池板對地電容產生的共模漏電流和減小EMV問題，同時可以提高直流電壓轉換交流電壓的效率。此外，本發明電路裝置的結構元器件相對較少，造價更低，市場競爭力也更強。
下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述
圖I為本發明一種具體實施例的電路結構不意圖2為本發明在電網電壓正半周期高頻驅動信號為高時的電流通路圖3為本發明在電網電壓正半周期高頻驅動信號為低時的電流通路圖4為本發明在電網電壓負半周期高頻驅動信號為高時的電流通路圖5為本發明在電網電壓負半周期高頻驅動信號為低時的電流通路圖6為第一受控開關器件、第四受控開關器件、第六受控開關器件的驅動信號圖7為第一受控開關器件、第四受控開關器件、第六受控開關器件的驅動信號展開圖； 圖8為第二受控開關器件、第三受控開關器件、第五受控開關器件的驅動信號圖9為第二受控開關器件、第三受控開關器件、第五受控開關器件的驅動信號展開圖； 圖10為本發明正常工作時的電流電壓仿真波形圖。
具體實施例方式實施例結合圖I —圖5所示，本發明提供了一種光伏發電用逆變電路裝置，其由直流電路模塊I和逆變電路模塊兩部分2組成，其中直流電路模塊I由太陽能電池板和並聯在太陽能電池板輸出端線路上的直流電容C構成，而所述逆變電路模塊2的構成如下
第一至第六共六個受控開關器件Ql - Q6，其中所述第一受控開關器件Ql、第五受控開關器件Q5、第三受控開關器件Q3串聯，第二受控開關器件Q2、第六受控開關器件Q6、第四受控開關器件Q4串聯，第一受控開關器件Ql上端接到直流電容C上端，第三受控開關器件Q3 下端接到直流電容C下端，第二受控開關器件Q2上端接到第一受控開關器件Ql上端，第四受控開關器件Q4下端接到第三受控開關器件Q3下端，第三受控開關器件Q3上端接到第四受控開關器件Q4上端；
第一至第六共六個二極體Dl - D6分別對應反並聯於上述第一至第六這六個受控開關器件Ql - Q6兩端；
第一電感LI和第二電感L2,所述第一電感LI的左端接到第一受控開關器件Ql的下端，第一電感LI的右端接到電網上端，第二電感L2的左端接到第二受控開關器件Q2的下端，第二電感L2的右端接到電網下端。本實施例中所述第一受控開關器件Q1、第二受控開關器件Q2、第三受控開關器件 Q3、第四受控開關器件Q4採用相同型號的M0SFET，第五受控開關器件Q5和第六受控開關器件Q6採用相同型號的IGBT，六個反並聯的二極體是六個受控開關器件的寄生二極體。並且其中所述第五二極體D5和第六二極體D6是快恢復低導通壓降二極體。本實施例中所述第一受控開關器件Ql和第四受控開關器件Q4為對稱開關，第二受控開關器件Q2和第三受控開關器件Q3為對稱開關，第五受控開關器件Q5和第六受控開關器件Q6是互補開關。本實施例中所述第一受控開關器件Ql和第四受控開關器件Q4是高頻開關，採用開關頻率為20KHZ，第二受控開關器件Q2和第三受控開關器件Q3是高頻開關，採用開關頻率20KHz ;並且其中所述第一受控開關器件Ql和第四受控開關器件Q4的驅動信號為同一信號或者是作用效果相同的驅動信號，第二受控開關器件Q2和第三受控開關器件Q3的驅動信號為同一信號或者是作用效果相同的驅動信號；第五受控開關器件Q5和第六受控開關器件Q6為工頻開關，採用電網頻率為50Hz或60Hz的開關。結合圖2 —圖10所示，本發明的詳細工作過程如下
當電網電壓位於正半周期時，也就是說電網電壓為正時，第一受控開關器件Ql被 20KHz的驅動脈衝信號驅動，當驅動信號為高時，第一受控開關器件Ql導通，第四受控開關器件Q4被20KHz的驅動脈衝信號驅動，當驅動信號為高時，第四受控開關器件Q4導通，第一開受控關器件Ql和第四受控開關器件Q4同時導通。第六受控開關器件Q6被電網電壓為正時的驅動信號驅動，當電網電壓為正時，第六受控開關器件Q6 —直導通，所述第一受控開關器件Q1、第四受控開關器件Q4和第六受控開關器件Q6的驅動信號如圖6和圖7所示。這時太陽能電池板的直流輸出端依次通過第一受控開關器件Q1、第一電感LI、電網、第二電感L2、第六受控開關器件Q6、第四受控開關器件Q4、再到太陽能電池板直流輸入端構成電流通路，如圖2所示。當電網電壓仍位於正半周期時，也就是說電網電壓為正時，第一受控開關器件Ql的驅動信號為低時，第一受控開關器件Ql關斷，第四受控開關器件Q4的驅動信號為低時，第四受控開關器件Q4關斷，第六受控開關器件Q6維持導通，這時電流依次通過第一電感LI、電網、第二電感L2、第六受控開關器件Q6、第五二極體D5再到電網構成電流通路，如圖3所示。當電網電壓位於負半周期時，也就是說電網電壓為負時，第二受控開關器件Q2被 20KHz的驅動脈衝信號驅動，當驅動信號為高時，第二受控開關器件Q2導通，第三受控開關器件Q3被20KHz的驅動脈衝信號驅動，當驅動信號為高時，第三受控開關器件Q3導通，第二受控開關器件Q2和第三受控開關器件Q3同時導通。第五受控開關器件Q5被電網電壓為負時的驅動信號驅動，當電網電壓為負時，第五受控開關器件Q5 —直導通，所述第二受控開關器件Q2、第三受控開關器件Q3和第五受控開關器件Q5的驅動信號如圖8和圖9所示。這時太陽能電池板直流輸出端依次通過第二受控開關器件Q2、第二電感L2、電網、第一電感LI、第五受控開關器件Q5、第三受控開關器件Q3、再到太陽能電池板直流輸入端構成電流通路，如圖4所示。當電網電壓為仍位於負半周期時，也就是說電網電壓為負時，第二受控開關器件Q2的驅動信號為低時，第二受控開關器件Q2關斷，第三受控開關器件Q3的驅動信號為低時，第三受控開關器件Q3關斷，第五受控開關器件Q5維持導通，這時電流依次通過第二電感L2、電網或交流負載、第一電感LI、第五受控開關器件Q5、第六二極體D6再到電網構成電流通路，如圖5所示。正常工作時併網電流仿真波形和電網仿真電壓波形如圖10所示。當電網電壓位於正半周期，高頻開關在關斷時，電流通過第六受控開關器件Q6和第五二極體D5構成迴路；當電網電壓位於負半周期，高頻開關在關斷時，電流通過第五受控開關器件Q5和第六二極體D6構成迴路；而且由於第一受控開關器件Q1、第二受控開關器件Q2、第三受控開關器件Q3、第四受控開關器件Q4均為同一型號開關，所以太陽能電池板直流端不會產生高頻的電壓，從而抑制了共模電流，減小了 EMV問題，提高了轉換效率。當然，上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓人們能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡根據本發明主要技術方案的精神實質所做的等效變換或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種光伏發電用逆變電路裝置，包括直流電路模塊(I)和逆變電路模塊兩部分(2 )， 其中直流電路模塊(I)包括太陽能電池板和並聯在太陽能電池板輸出端線路上的直流電容 (C)，所述逆變電路模塊(2)包括六個受控開關器件，其中所述第一受控開關器件(Q1)、第五受控開關器件(Q5)、第三受控開關器件(Q3)串聯，第二受控開關器件(Q2)、第六受控開關器件(Q6)、第四受控開關器件(Q4)串聯，第一受控開關器件(Ql)上端接到直流電容(C)上端，第三受控開關器件 (Q3)下端接到直流電容(C)下端，第二受控開關器件(Q2)上端接到第一受控開關器件(Ql) 上端，第四受控開關器件(Q4)下端接到第三受控開關器件(Q3)下端，第三受控開關器件 (Q3)上端接到第四受控開關器件(Q4)上端；還包括第一、第二、第三、第四、第五和第六共六個二極體(Dl、D2、D3、D4、D5、D6)分別對應反並聯於上述第一、第二、第三、第四、第五和第六這六個受控開關器件(Q1、Q2、Q3、Q4、 Q5、Q6)兩端；還包括第一電感(LI)和第二電感(L2)，所述第一電感(LI)的左端接到第一受控開關器件(Ql)的下端，第一電感(LI)的右端接到電網上端，第二電感(L2)的左端接到第二受控開關器件(Q2)的下端，第二電感(L2)的右端接到電網下端。
2.根據權利要求I所述的光伏發電用逆變電路裝置，其特徵在於所述第一受控開關器件(Q1)、第二受控開關器件(Q2)、第三受控開關器件(Q3)、第四受控開關器件(Q4)採用相同型號的M0SFET，第五受控開關器件(Q5)和第六受控開關器件(Q6)採用相同型號的IGBT， 六個反並聯的二極體是六個受控開關器件的寄生二極體。
3.根據權利要求2所述的光伏發電用逆變電路裝置，其特徵在於所述第五二極體(D5) 和第六二極體(D6)是快恢復低導通壓降二極體。
4.根據權利要求I所述的光伏發電用逆變電路裝置，其特徵在於所述第一受控開關器件(Ql)和第四受控開關器件(Q4)為對稱開關，第二受控開關器件(Q2)和第三受控開關器件(Q3)為對稱開關，第五受控開關器件(Q5)和第六受控開關器件(Q6)是互補開關。
5.根據權利要求I所述的光伏發電用逆變電路裝置，其特徵在於所述第一受控開關器件(Ql)和第四受控開關器件(Q4)是高頻開關，採用開關頻率為20KHZ，第二受控開關器件 (Q2)和第三受控開關器件(Q3)是高頻開關，採用開關頻率20KHz ;並且其中所述第一受控開關器件(Ql)和第四受控開關器件(Q4)的驅動信號為同一信號或者是作用效果相同的驅動信號，第二受控開關器件(Q2)和第三受控開關器件(Q3)的驅動信號為同一信號或者是作用效果相同的驅動信號；第五受控開關器件(Q5)和第六受控開關器件(Q6)為工頻開關， 採用電網頻率為50Hz或60Hz的開關。
全文摘要
本發明公開了一種光伏發電用逆變電路裝置，包括直流部分和逆變電路部分，直流部分包括太陽能電池板和直流電容，逆變電路部分包括六個受控開關器件，其中第一、第五和第三受控開關器件串聯，第二、第六和第四受控開關器件串聯，第一受控開關器件上端接直流電容上端，第三受控開關器件下端接直流電容下端，第二受控開關器件上端接第一受控開關器件上端，第四受控開關器件下端接第三受控開關器件下端，第三受控開關器件上端接第四受控開關器件上端；還包括六個二極體分別反並聯於六個受控開關器件兩端；還包括連接第一受控開關器件和電網的第一電感和連接第二受控開關器件和電網的第二電感。本發明抑制了共模電流，減小了EMV問題，提高了轉換效率。
文檔編號H02M7/48GK102611344SQ20121007503
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月21日 優先權日2012年3月21日
發明者薛振宇 申請人:蘇州歐姆尼克新能源科技有限公司