非隔离型太阳能光伏发电并网逆变器

1.本实用新型的实施例涉及一种逆变器，具体而言，涉及一种非隔离型太阳能光伏发电并网逆变器。


背景技术：

2.光伏发电系统分为离网光伏发电系统和并网光伏发电系统，并网光伏发电系统比离网型光伏发电系统投资减少25％。将光伏发电系统以微网的形式接入到大电网并网运行，与大电网互为支撑，是提高光伏发电规模的重要技术出路，光伏发电系统并网运行也是今后技术发展的主要方向，通过并网能够扩张太阳能使用的范围和灵活性。光伏发电并网就是将太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。
3.并网逆变器是一种把直流电转换成交流电的转换器，一般由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。
4.发明专利申请(申请号202010976524x)公开了一种新型的单相光伏逆变器，其包括光伏阵列(1)、逆变主电路结构(2)、滤波电路(3)、电网(4)、信号检测模块(5)、控制器模块(6)、驱动模块(7)，其中光伏阵列(1)依次通过逆变主电路结构(2)和滤波电路(3)与电网(4)相连。该技术方案具有的优势为：所提出的逆变器拓扑具有单个直流侧电容，解决了传统电路中存在两个或者更多电容所造成的电压不平衡问题。
5.但是经实践后发现，上述技术方案在光伏阵列的输出端缺少了升压部分。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种光伏并网逆变器，升压可调。
7.为实现上述实用新型目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种非隔离型太阳能光伏发电并网逆变器，包括两路相互并联的升压电路、缓冲电路、逆变电路以及滤波电路；每路升压电路都包括dc/dc变换器、功率nmos管、电感、续流二极管以及尖峰吸收电路，其中，dc/dc变换器的输入端耦接光伏板的正极，输出端耦接功率nmos管的栅极并输出pwm信号；电感的一端耦接光伏板的正极，另一端分别耦接功率nmos管的漏极和续流二极管的阳极；功率nmos管的源极耦接光伏板的负极；续流二极管的阴极耦接缓冲电路；尖峰吸收电路耦接在电感的两端之间。
8.此外，本实用新型还提供如下附属技术方案：
9.dc/dc变换器的型号为mc34063，在其电源端与负载峰值电流取样端之间耦接有取样电阻。
10.尖峰吸收电路包括电阻rs、电容cs和二极管vds，电阻rs和电容cs相互并联组成rc并联电路，该rc并联电路的一端与电感靠近光伏板的一端耦接、另一端与二极管vds的阴极耦接，二极管vds的阳极与电感远离光伏板的一端耦接。
11.缓冲电路包括分压电容c1、分压电容c2、开关管q1、开关管q2、钳位二极管d3和钳位二极管d4；其中，分压电容c1的一端耦接两路升压电路的正输出端，另一端分别耦接分压电容c2、钳位二极管d3的阳极、钳位二极管d4的阴极；分压电容c2的一端耦接两路升压电路的负输出端，另一端分别耦接分压电容c1、钳位二极管d3的阳极、钳位二极管d4的阴极；开关管q1耦接在两路升压电路的正输出端与逆变电路的正输入端之间；开关管q2耦接在两路升压电路的负输出端与逆变电路的负输入端之间；钳位二极管d3的阴极耦接逆变电路的正输入端；
12.逆变电路包括开关管q3、开关管q4、开关管q5和开关管q6，其中，开关管q3和开关管q4组成第一串联电路；开关管q5和开关管q6组成第二串联电路；第一串联电路和第二串联电路相互并联。
13.滤波电路包括第一滤波电感和第二滤波电感，第一滤波电路的一端耦接开关管q3和开关管q4的连接点、另一端为正输出；第二滤波电路的一端耦接开关管q5和开关管q6的连接点、另一端为负输出。
14.相比于现有技术，本实用新型的逆变器包括两路相互并联的升压电路、缓冲电路、逆变电路以及滤波电路，而每路升压电路都包括dc/dc变换器、功率nmos管、电感、续流二极管以及尖峰吸收电路。dc/dc变换器产生pwm信号并控制功率nmos管的导通和截止，从而控制电感储电或放电，实现升压可调；续流二极管用于防止电压电流突变，提供通路；尖峰吸收电路用于吸收蓄积在电感中的能量，并使开关电压被钳位，从而抑制浪涌电流。因此，本实用新型的逆变器的优势在于升压可调，并且电路稳定性好。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本实用新型的一些实施例，并非对本实用新型的限制。
16.图1是本实用新型较佳实施例的光伏并网逆变器的电路图。
具体实施方式
17.为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型技术方案作进一步非限制性的详细描述。
18.见图1，本实施例的光伏并网逆变器包括两路升压电路、缓冲电路、逆变电路和滤波电路。
19.两路升压电路结构相同，以其中一路为例进行说明，包括：dc/dc变换器ic1、功率nmos管s1、电感l1、续流二极管d1以及尖峰吸收电路，其中，dc/dc变换器用于产生并输出pwm信号，功率nmos管s1受pwm信号控制而导通或截止，电感受功率nmos管s1控制而储电或放电，实现升压，续流二极管用于防止电压电流突变，尖峰吸收电路用于抑制浪涌电流。
20.dc/dc变换器的型号为mc34063，其输入端(第1脚)耦接光伏板pv的正极，其输出端(第2脚)耦接功率nmos管s1的栅极并输出pwm信号，其电源端(第6脚)与负载峰值电流取样端(第7端)之间耦接有取样电阻rsi，该取样电阻rsi用于电感l1端的电流取样，其输出电压取样端(第5脚)经取样电阻rsv耦接续流二极管d1阴极,该取样电阻rsv用于采样输出电压。
电感l1的一端耦接光伏板pv的正极，另一端分别耦接功率nmos管s1的漏极和续流二极管d1的阳极。功率nmos管s1的源极耦接光伏板pv的负极。续流二极管d1的阴极耦接缓冲电路。
21.尖峰吸收电路耦接在电感的两端之间。尖峰吸收电路包括电阻rs、电容cs和二极管vds，电阻rs和电容cs相互并联组成rc并联电路，该rc并联电路的一端与电感l1靠近光伏板的一端耦接、另一端与二极管vds的阴极耦接，二极管vds的阳极与电感l1远离光伏板的一端耦接。尖峰吸收电路的工作原理就是在功率nmos管s1断开时为开关提供旁路，以吸收蓄积在电感l1中的能量，并使开关电压被钳位，从而抑制浪涌电流。
22.本实施例的两个升压分路的工作原理相同，以其中一个升压分路为例进行工作原理说明：当dc/dc变换器ic的第5脚的电压大于1.25v时，其内部rs触发器动作，使得第2脚输出低电平，功率nmos管s1导通，此时电感l1存储能量；当dc/dc变换器ic第5脚的电压小于1.25v时，其内部rs触发器动作，使得第2脚输出高电平，功率nmos管s1截止，此时电感l1放电，将电压与光伏板pv输出电压进行叠加后输出，实现升压。
23.缓冲电路包括分压电容c1、分压电容c2、开关管q1、开关管q2、钳位二极管d3和钳位二极管d4，开关管q1和开关管q2均为npn型三极管。分压电容c1的一端耦接两路升压电路的正输出端，另一端分别耦接分压电容c2、钳位二极管d3的阳极、钳位二极管d4的阴极；分压电容c2的一端耦接两路升压电路的负输出端，另一端分别耦接分压电容c1、钳位二极管d3的阳极、钳位二极管d4的阴极；开关管q1耦接在两路升压电路的正输出端与逆变电路的正输入端之间；开关管q2耦接在两路升压电路的负输出端与逆变电路的负输入端之间；钳位二极管d3的阴极耦接逆变电路的正输入端。
24.缓冲电路工作原理如下：正半周期内，开关管q4和开关管q5始终导通，其他的开关管q1、q2和q3、q6交替导通。当q1、q2导通，q3、q6关断时，此时共模电压＝udc/2；当q3、q6导通，q1、q2关断时，电流续流路径有2条：一是q3、q5反并联二极管，二是q4、q6反并联二极管。这样开关管q5和开关管q4处于on状态而没有电流流过，因此也就不会产生损耗。钳位二极管d3和钳位二极管d4将电压钳位至udc/2，此时共模电压＝udc/2。负半周期内共模电压也是udc/2，因此漏电流可以得到有效抑制。
25.逆变电路包括开关管q3、开关管q4、开关管q5、开关管q6，该四个开关管均为npn型三极管，并且均并联连接有防反二极管。其中，开关管q3和开关管q4组成第一串联电路，即开关管q3的发射极耦接开关管q4的集电极；开关管q5和开关管q6组成第二串联电路，即开关管q5的发射极耦接开关管q6的集电极；上述第一串联电路和上述第二串联电路相互并联。
26.滤波电路包括第一滤波电感l3和第二滤波电感l4，第一滤波电路的一端耦接开关管q3和开关管q4的连接点、另一端为正输出；第二滤波电路的一端耦接开关管q5和开关管q6的连接点、另一端为负输出。
27.综上所述，本实施例的光伏并网逆变器的技术方案与现有技术相比，不仅具有和实现了升压可调的效果，还具有并实现了有效抑制漏电流的效果。
28.需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。