非隔离型光伏并网逆变器主电路拓补结构分析

耦合电感式双BOOST逆变
• 本发明涉及光伏发电系统中耦合电感式双Ｂｏｏｓｔ逆变器电路。本 发明是由两个耦合电感式Ｂｏｏｓｔ电路共用直流电源构成，交流输 出取自两个耦合电感式Ｂｏｏｓｔ的输出电容之间。本发明解决了单 级逆变电路通过工频变压器升压方式并网和前级ＤＣ－ＤＣ升压电路、 后级是逆变器方法存在的功率开关管功率损耗较大、变压器功率损耗 大、转换效率低及光伏发电利用率低下等缺陷。本发明是两个耦合电 感式Ｂｏｏｓｔ电路，并采用全控型器件开关管，使逆变电路能实现 能量的四像限运行，耦合的电感在较低输入电压时和较小占空比情况 下Ｂｏｏｓｔ电路也能输出较高的电压，因此发明的并网逆变器无需 升压变压器，可以实现一级并网发电。 • 光伏发电系统中耦合电感式双Ｂｏｏｓｔ逆变器电路，其特征在于： 由两个耦合电感式Ｂｏｏｓｔ电路构成，交流输出取自两个耦合电感 式Ｂｏｏｓｔ的输出电容之间。 • 发明人：方宇 申请人：扬州大学 申请人地址：江苏省扬州市大学南路88号
BOOST双模式升压逆变
优点： • 光伏阵列电压较低时，Boost电路升压加逆变运行， 系统为两级能量变换；光伏阵列电压高于设定值 时，系统变为单级逆变系统，有助于系统效率的 提高。这种拓扑加大了光伏阵列设计安装的自由 度。 缺点： • 同Hale Waihona Puke Baidu二种拓朴结构类似
多支路BOOST升压逆变
优点： • 同第二种拓朴结构类似 • 由于具有多个DC-DC电路，适合多个不同倾斜面 阵列接入，即阵列1～n可以具有不同的MPPT电 压，十分适合应用于光伏建筑。N一般为2或3。 缺点： • 同第二种拓朴结构类似
H5桥逆变
SMA 的研发团队开发出了H 5 技术—— 一种全新的逆变桥接线方式—— 优化了光 伏系统的并网连接，并大大降低系统成本。于是，全球光伏逆变器中，转换效率高 达98%的首款逆变器在SMA诞生了。 逆变器的基本功能 H桥承担了逆变器的基本功能。一台逆变器通常有四个电气开关，用以调节输入和 输出之间的电流。起初，在逆变器的输入端，光伏组件产生的直流电都暂时储存在 电容器中。这样，电流就可以不受电气开关的影响，一直以峰值运行。由于电气开 关长期打开或关闭，电容器不断地放电，甚至可以说直流电达到了“抽空”状态。 于是，逆变器就只在并网和非并网两种状态下变换。在逆变器的输出端口有电感器， 将脉冲式直流电转化成正弦波式交流电，就可以持续不断地向地方电网进行并网供 电。 H5技术 创立了新标准 目前市场上大部分逆变器都在按照上述方式运行。H5技术的出现打破了这种模式。 因为即便H桥不运行的时候，仍然有电流存在，但却是向相反的方向流动：从逆变器 输出端流向电容器。为了防止并网时的电流波动，减少电流转换过程中的电量损耗， SMA的研发团队开发了一种全新的转换理念——H5技术：电气开关采用一种全新的 脉冲率，在原来四个电气开关的基础上加入了第五个开关，能够在电流自由流动时 防止电流向电容器的流回。这样，也大大减少了原先电流波动造成的电量损耗。 总之，第五个开关的增加，将转换过程的效率损耗降低了一半，达到2%。这样，采 用H5技术的逆变器转换效率就高达98%，这是光伏领域的一个里程碑。
BOOST升压逆变
优点： • 和第一种拓朴结构类似，由于省去了笨重的工频 变压器，所以可以带来以下优点：高效率、重量 轻。同时加入了BOOST电路用于DC/DC直流输 入电压的提升，所以太阳电池阵列的直流输入电 压范围可以很宽（150V-450V）。这种拓扑结构 越来越成为市场的主流。 缺点： • (1)同样，太阳电池板与电网没有电气隔离，太阳 电池板两极有电网电压。 • (2)使用了高频DC/DC，EMC难度加大。
非隔离型光伏并网逆变器 主电路拓补结构分析-by袁智明
• • • • • • 单级逆变/直接逆变（无BOOST） BOOST升压逆变 BOOST双模式升压逆变（阳光采用） 多支路BOOST升压逆变（艾索采用） H5桥逆变（SMA采用） 耦合电感式双BOOST逆变
单级逆变/直接逆变（无BOOST）
优点： • 省去了笨重的工频变压器：高效率（>97%）、重 量轻、结构简单。成本低。 缺点： • (1)太阳电池板与电网没有电气隔离，太阳电池板 两极有电网电压，对人身安全不利。 • (2) 直流侧太阳电池MPPT电压需要大于350V。这 对于太阳电池组件乃至整个系统的绝缘有较高要 求，容易出现漏电现象。