一种全桥式非隔离光伏并网逆变器

　　1.非隔离光伏并网逆变器

　　1.1光伏并网发电系统

　　光伏发电对世界能源的贡献逐年增大，这有目共睹。

　　IEA PVPS的数据显示，2009年该项目成员国共安装光伏容量6.2GW(全球安装约7GW)，其中超过95%为并网系统，如图1。

　　

 

　　图1光伏发电对世界能源的贡献逐年增加

　　数据来源:IEA PVPS,InternaTIonal Energy Photovoltaic Power Systems Programme

　　1.2光伏发电系统

　　光伏发电系统由光伏电池阵列和并网逆变器组成(如图2)。其中并网逆变器对发电系统的性能和成本起着重要的决定作用。

　　按照是否带变压器，并网逆变器可以分为隔离型和非隔离型，包括：工频隔离并网逆变器、高频隔离并网逆变器、非隔离并网逆变器(单级式和多级式)等。

　　工频隔离并网逆变器(如图3)具有电气隔离、消除电流直流分量等优点，但体积重量大、价格高，只有94%—96%的系统效率。

　　高频隔离并网逆变器(如图4)具有电气隔离、体积、重量、成本降低等优势，但系统效率只有90%—95%。

　　非隔离并网逆变器分为单级式非隔离并网逆变器和两级式非隔离并网逆变器。单级式非隔离并网逆变器适合更高PV电压和功率;而两级式非隔离并网逆变器适合宽电压范围的PV阵列，它们都具有98.8%的最高效率，体积小、重量轻、成本低，但其缺点是电池板和电网之间出现电气连接。

　　

 

　　图2光伏发电系统的组成结构

　　

 

　　图3工频隔离并网逆变器结构图

　　电气连接为漏电流提供了流通路径，是高效率的非隔离光伏并网逆变器应用的最大障碍。漏电流问题会产生寄生电容150nF/kWp，引起开关频率共模电压源。目前大多采用电路结构SPWM调制的策略。

　　

 

　　图4高频隔离并网逆变器

　　2.非隔离并网逆变器常用电路拓扑

　　过去，我们常采用双极性SPWM调制的全桥并网逆变器(图5为其拓扑结构)，因为其效率不高，常应用在小功率场合，而且没有专利壁垒。

　　

 

　　图5双极性SPWM调制的全桥并网逆变器的拓

　　这里我们要介绍几种具有专利的拓扑结构。

　　2.1 Sunways公司的专利拓扑(图6)

　　单相两级式系列：AT 2700/3000/3600/4500/5000：

　　单相单级式系列：NT 2500/3700/4200/5000;

　　三相两级式系列：Three-phase IxIT 10000/11000/12000。

　　

 

　　图6 Sunways公司的专利拓扑

　　2.2 SMA公司的专利拓扑(图7)

　　单相两级式系列：SB3000TL/4000TL/5000TL;

　　单相单级式系列：SMC6000TL /7000TL /8000TL

　　/9000TL /10000TL /11000Tlo

　　

 

　　图7SMA公司的专利拓扑

　　2.3半桥型拓扑

　　二电平SPWM半桥无专利壁垒，因而被广泛采用;此外，还有单极性SPWM三电平半桥。