一種具有直流母線電壓平衡功能的并網逆變器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種并網逆變器，尤其涉及一種具有直流母線電壓平衡功能的并網逆變器。
【背景技術】
[0002]以下對本發(fā)明的相關技術背景進行說明，但這些說明并不一定構成本發(fā)明的現(xiàn)有技術。
[0003]并網逆變器主要用于將能源設備產生的直流電轉變成電網所需的交流電。按照能源設備的不同，并網逆變器一般可分為光伏發(fā)電并網逆變器、風力發(fā)電并網逆變器、動力設備發(fā)電并網逆變器等等。
[0004]在現(xiàn)有技術中存在各種類型的并網逆變器。比如，按照直流側電源性質的不同，可分為電壓源型并網逆變器和電流源型并網逆變器；按照隔離方式的不同，可分為隔離型并網逆變器和非隔離型并網逆變器。比如，并網逆變器又可分為單級并網逆變器、兩級并網逆變器、多級并網逆變器。
[0005]現(xiàn)有技術中，單級并網逆變器包括單級單一變壓并網逆變器、單級可升降壓并網逆變器。圖1示出了一種單級電壓源型并網逆變器的電路拓撲，其可實現(xiàn)降壓逆變，即輸出的交流電壓的峰值小于輸入的直流電壓值。圖2示出了一種單級電流源型并網逆變器的電路拓撲，其可實現(xiàn)升壓逆變，即輸出的交流電壓的峰值大于輸入的直流電壓值。在實際應用中，將可再生能源作為等效直流電源進行并網發(fā)電過程中，其輸入的直流電壓可能在一個較大范圍內變動。比如，在不同溫度情況下，同一光伏電池組產生的直流電壓可能在CV-700V范圍內變動。因此，傳統(tǒng)的單級單一變壓并網逆變器的應用受到了很大限制。
[0006]單級可升降壓并網逆變器包括兩種典型電路拓撲，Z源并網逆變器(Z-source并網逆變器)和自然軟開關并網逆變器。圖3示出了Z源并網逆變器的電路拓撲，其能通過一級電路實現(xiàn)升壓或降壓逆變，減少了功率器件的數(shù)量。圖4示出了自然軟開關并網逆變器的電路拓撲。當圖4中的功率開關S5閉合時，其等效于一個直流輸入側為LC濾波電路、交流輸出側為LCL濾波電路的電壓源型并網逆變器。當圖4中的功率開關S5斷開時，其等效于一個交流輸出側為LCL濾波電路的電流源型并網逆變器。Z-source逆變器改變了等效直流輸入電源的性質，使其既具備電壓源又具備電流源特性。自然軟開關逆變器在不同工作需求階段，其直流輸入電源呈現(xiàn)電壓源或電流源特性。目前，其他單級可升降壓并網逆變器的原理與這兩類并網逆變器類似。但是，與傳統(tǒng)電壓源型并網逆變器相比，這兩類并網逆變器都有一個缺點，即由于其功率回路中額外串接了一個、兩個甚至多個平波電感，增加了額外的功率損失。
[0007]在現(xiàn)有技術中，傳統(tǒng)的兩級并網逆變器由Boost (升壓)DC-DC (直流-直流)電路和逆變電路構成，并且在其兩級電路中的功率開關均以高頻工作，開關損耗很大。在現(xiàn)有技術中，還包括一種兩級時分式復合并網逆變器，如圖5所示。在兩級時分式復合并網逆變器中，當直流輸入電壓低于電網電壓時，此時并網逆變器可等效為工作在Boost (升壓)模式下的電流源逆變器；當直流輸入電壓高于電網電壓時，此時并網逆變器可等效為工作在Buck(降壓)模式下的電壓源逆變器。其中，圖6和圖7分別給出了兩級時分式復合并網逆變器工作在Boost模式和Buck模式下的狀態(tài)示意圖。兩級時分式復合并網逆變器降低了開關損耗，但是在以Boost模式高頻工作期間，輸出濾波器等效為CL-CL濾波器，雖然濾波效果得到加強，但同時也帶來了功率損耗加大與控制難度加大的問題。
[0008]為了進一步減小導通損耗、開關損耗，提高逆變器的效率，現(xiàn)有技術中給出了一種電壓電流混源型并網逆變器，如圖8所示。該并網逆變器具有電感壓降小、導通損耗小、開關損耗小、高頻下高效率的優(yōu)點。但是，該并網逆變器也存在缺陷。比如，由于在工頻正半周或工頻負半周僅有第一逆變電路或第二逆變電路工作，因此需要在輸入等效直流電源側并聯(lián)一個容量較大的平波電容，以使輸入直流電壓保持基本穩(wěn)定。同時，由于外在條件不同，在對可再生能源，如太陽能電池板，進行最大功率跟蹤時，第一等效直流電源El和第二等效直流電源E2的輸出功率很難保持平衡，進而不能滿足全功率并網要求。在不損失可再生能源的最大功率的前提下，如果想要解決上述問題，就必須在圖8所示的電路中增加一個直流母線電壓平衡調整電路，從而增加了成本。
[0009]針對現(xiàn)有技術中圖8所示的并網逆變器的缺點，有必要提出一種能夠實現(xiàn)直流母線電壓平衡的并網逆變器。

【發(fā)明內容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提出一種具有直流母線電壓平衡的并網逆變器。本發(fā)明的并網逆變器在沒有增加額外的功率器件以及無源器件的前提下，保障了并網逆變器在第一等效直流電源和第二等效直流電源的輸入功率不平衡工況下的正常運行，既降低了成本，又提高了可再生能源的利用率。
[0011]本發(fā)明提供了一種具有直流母線電壓平衡的并網逆變器，包括:第一逆變電路、第二逆變電路、濾波電容、控制電路、檢測電路；
[0012]第一逆變電路包括第一等效直流電源、第一功率開關、第一電感、第二功率開關、第三功率開關、第一二極管、第三二極管；第一等效直流電源的正極與第一功率開關的第一端相連，第一功率開關的第二端分別與第一電感的第一端、第一二極管的陰極相連，第一電感的第二端分別與第三二極管的陽極、第二功率開關的第一端相連，第三二極管的陰極與第三功率開關的第一端相連，第三功率開關的第二端分別與第六功率開關的第一端、濾波電容的一端相連，并且，第一等效直流電源的負極、第一二極管的陽極、第二功率開關的第二端分別與濾波電容的另一端相連；
[0013]第二逆變電路包括第二等效直流電源、第二電感、第四功率開關、第五功率開關、第六功率開關、第二二極管、第六二極管；第二等效直流電源的負極與第四功率開關的第二端相連，第四功率開關的第一端分別與第二電感的第二端、第二二極管的陽極相連，第二電感的第一端分別與第六二極管的陰極、第五功率開關的第二端相連，第六二極管的陽極與第六功率開關的第二端相連，并且，第二等效直流電源的正極、第二二極管的陰極、第五功率開關的第一端分別與濾波電容的另一端相連；
[0014]第一電感與第二電感互相耦合，并且第一電感的第一端與第二電感的第一端為同名立而;
[0015]所述濾波電容用于對第一逆變電路和第二逆變電路輸出的交流電進行濾波；
[0016]所述檢測電路用于檢測第一等效直流電源與第二等效直流電源產生的直流電壓，并將檢測的第一直流電壓和第二直流電壓發(fā)送至控制電路；
[0017]所述控制電路當確定第一直流電壓小于第二直流電壓，并且均大于電網電壓的幅值時:
[0018]在工頻正半周內，使第一功率開關高頻工作，第三功率開關閉合，第二功率開關、第六功率開關斷開，并在工頻正半周所包含的第一電感的儲能時間tlft，使第四功率開關、第五功率開關閉合，在工頻正半周所包含的第一電感的釋能時間t2ft，使第四功率開關、第五功率開關斷開；在工頻負半周內，使第四功率開關高頻工作，第六功率開關閉合，第一功率開關、第二功率開關、第三功率開關、第五功率開關斷開，
[0019]所述控制電路當確定第一直流電壓大于第二直流電壓，并且均大于電網電壓的幅值時:
[0020]在工頻正半周內使第一功率開關高頻工作，第三功率開關閉合，第二功率開關、第四功率開關、第五功率開關、第六功率開關斷開；在工頻負半周內，使第四功率開關高頻工作，第六功率開關閉合，第三功率開關、第五功率開關斷開，并在工頻負半周所包含的第二電感的儲能時間t3ft，使第一功率開關、第二功率開關閉合，在工頻負半周所包含的第二電感的釋能時間t4ft，使第一功率開關、第二功率開關斷開。
[0021]優(yōu)選的，在工頻正半周內使第一逆變電路工作于升壓模式階段和降壓模式階段具體為:當?shù)谝恢绷麟娫吹闹绷鬏斎腚妷焊哂陔娋W電壓的瞬時值的絕對值時，使第一逆變電路工作于降壓模式；當?shù)谝恢绷麟娫吹闹绷鬏斎腚妷旱陀陔娋W電壓的瞬時值的絕對值時，使