一种高效率低成本的光伏微逆变器

1.本技术属于逆变器领域，具体涉及一种高效率低成本的光伏微逆变器。

背景技术：

2.逆变器是光伏并网发电系统的关键组成部分，其主要分为集中式、组串式、交流模块(即微逆变器)等类型。前两类逆变器具有较高的变换效率，但需要光伏组件大量串并联使用，在局部阴影遮蔽条件下会因光伏阵列的p-v特性曲线出现多峰现象而难以到全局最大功率点，无法充分发挥每个组件的发电潜能。微逆变器可实现组件级的最大功率点跟踪控制，且具有安装灵活、易于扩展、冗余度高等优点。目前，微逆变器有多种技术方案，如反激式、准z源、boost差分式等。其均存在功率器件较多，整机效率偏低，成本较高的缺点。

技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明目的在于提供一种高效率低成本的光伏微逆变器，其输入输出共地，可以实现升压逆变控制和功率单级变换，具有较少的功率管和无源滤波元件，且不增加额外的电流传感器就可以同时实现最大功率点跟踪和一个开关管的零电压开通与零电流关断，具有结构简洁、效率高、成本低、安全性高等优点。
4.为了实现上述目的，本发明提出的技术方案如下：
5.本发明提出的高效率低成本的光伏微逆变器，包括输入电容c
pv
、升压电感l
in
、第一开关管s1、第二开关管s2、第三开关管s3、第四开关管s4、第五开关管s5、母线电容c
dc
、逆变器侧滤波电感l
g1
、网侧滤波电感l
g2
和输出滤波电容cg。其中，第五开关管s5为自带反向并联二极管的金氧半场效晶体管；所述输入电容c
pv
的正极与太阳能电池的正极性端、所述升压电感l
in
的一端连接；所述输入电容c
pv
的负极与太阳能电池的负极性端、所述第一开关管s1的源极、第二开关管s2的漏极、输出滤波电容cg的一端连接、单相交流电网ug的一端相连；所述升压电感l
in
的另一端与所述第五开关管s5的源极连接；所述第五开关管s5的漏极与所述第一开关管s1的漏极、第三开关管s3的漏极、母线电容c
dc
的正极连接；所述第三开关管s3的源极与所述第四开关管s4的漏极、逆变器侧滤波电感l
g1
的一端连接；所述逆变器侧滤波电感l
g1
的另一端与所述输出滤波电容cg的一端、网侧滤波电感l
g2
的一端连接；所述第四开关管s4的源极与所述母线电容c
dc
的负极、第二开关管s2的源极连接；所述网侧滤波电感l
g2
的另一端连接到单相交流电网ug的另一端；
6.上述高效率低成本的光伏微逆变器中，升压电感l
in
的电流断续导通，其设计满足如下条件：
[0007][0008]
式中，f
s1,min
为第一开关管s1的最低开关频率；u
dc
为母线电容c
dc
的端电压在一个工频周期内的平均值；u
pv
为太阳能电池的输出电压在一个工频周期内的平均值；p
in,max
为太阳能电池的最大输出功率。
[0009]
所述高效率低成本的光伏微逆变器的控制方法包括如下步骤：
[0010]
s1.将升压电感电流的采样值i
lin
送至低通滤波器，得到升压电感电流平均值i
lin
，将太阳能电池输出电压的采样值u
pv
与升压电感电流平均值i
lin
送入mppt控制器，得到太阳能电池输出电压的基准值u
mpp
；
[0011]
s2.将所述太阳能电池输出电压的基准值u
mpp
与所述太阳能电池输出电压采样值u
pv
比较，得到第一误差信号u
pv,e
；
[0012]
s3.将所述第一误差信号u
pv,e
送至太阳能电池输出电压控制器g
upv
(s)，其输出经过第一限幅环节lim1和压频转换模块，然后得到频率为f
s1
的第一三角载波u
c1
；
[0013]
s4.将所述第一三角载波u
c1
与0比较，产生第一驱动信号，第一驱动信号用于作为第一开关管s1的驱动信号u
gs,s1
；将所述第一驱动信号取反，作为第二开关管s2的驱动信号u
gs,s2
；
[0014]
s5.将母线电容c
dc
的端电压采样值u
dc
与基准值u
dc,ref
比较，得到第二误差信号u
dc,e
；
[0015]
s6.将所述第二误差信号u
dc,e
送至母线电容端电压控制器g
udc
(s)，其输出经过第二限幅环节lim2后，得到逆变器侧滤波电感l
g1
的电流幅值基准i
lg1m,ref
；
[0016]
s7.将电网电压采样值ug送入锁相环pll，得到单位正弦信号sinωt，将其与所述逆变器侧滤波电感l
g1
的电流幅值基准i
lg1m,ref
相乘，得到逆变器侧滤波电感l
g1
的电流基准i
lg1,ref
；
[0017]
s8.将所述逆变器侧滤波电感l
g1
的电流基准i
lg1,ref
与逆变器侧滤波电感l
g1
的电流采样值i
lg1
比较，得到第三误差信号i
lg1,e
；
[0018]
s9.将所述第三误差信号i
lg1,e
送至逆变器侧滤波电感l
g1
的电流控制器g
ig
(s)，得到输出信号u
r1
；
[0019]
s10.将所述电网电压采样值ug送入前馈控制器，得到前馈信号u
g,ff
，将u
g,ff
与电流控制器g
ig
(s)的输出信号u
r1
叠加，经过第三限幅环节lim3处理后，得到交流调制信号u
rac
；
[0020]
s11.将所述交流调制信号u
rac
与频率固定为f
s2
的第二三角载波u
c2
比较，产生第三驱动信号，第三驱动信号用于作为第三开关管s3的驱动信号u
gs,s3
；将所述第三驱动信号取反，作为第四开关管s4的驱动信号u
gs,s4
；
[0021]
s12.将所述升压电感电流的采样值i
lin
与0比较，产生第五驱动信号，第五驱动信号用于作为第五开关管s5的驱动信号u
gs,s5
。
[0022]
进一步的，所述第一开关管s1、第二开关管s2、第三开关管s3、第四开关管s4为自带反向并联二极管的金氧半场效晶体管。
[0023]
进一步的，步骤s3中所述太阳能电池输出电压控制器g
upv
(s)采用pi调节器。
[0024]
进一步的，步骤s6中所述母线电压控制器g
udc
(s)采用pi调节器。
[0025]
进一步的，步骤s9中所述逆变器侧滤波电感l
g1
的电流控制器g
ig
(s)采用pi调节器。
[0026]
进一步的，第一三角载波u
c1
和第二三角载波u
c2
均为双极性三角载波。
[0027]
进一步的，所述低通滤波器为四阶有源低通滤波器。
[0028]
与现有技术相比，本发明提出的一种高效率低成本的光伏微逆变器的输入端和输出端共地，可以消除共模电流，安全性较高；只采用了一个升压电感、一个母线电容和五个
开关管，就能同时实现升压和逆变控制，只采用一个电流传感器，就可以同时实现太阳能电池输出电流测量和第五开关管s5的驱动，因此具有结构简洁和低成本的特点；开关管数量少，且第五开关管s5可以实现零电压开通与零电流关断，因此变换效率较高。
附图说明
[0029]
图1为本技术提供的高效率低成本的光伏微逆变器的主电路图；
[0030]
图2为图1所示的高效率低成本的光伏微逆变器的控制框图；
[0031]
图3为图2所示的控制框图中低通滤波器的电路图；
[0032]
图4为图1所示的高效率低成本的光伏微逆变器的仿真波形图。
具体实施方式
[0033]
下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034]
本发明提出了一种高效率低成本的光伏微逆变器，其电路结构如图1所示。该拓扑包括输入电容c
pv
，升压电感l
in
，第一开关管s1，第二开关管s2，第三开关管s3，第四开关管s4，第五开关管s5，母线电容c
dc
，逆变器侧滤波电感l
g1
，网侧滤波电感l
g2
和输出滤波电容cg；所述输入电容c
pv
的正极与所述升压电感l
in
的一端连接；所述升压电感l
in
的另一端与所述第五开关管s5的源极连接；所述第五开关管s5的漏极与所述第一开关管s1的漏极、第三开关管s3的漏极、母线电容c
dc
的正极连接；所述第三开关管s3的源极与所述第四开关管s4的漏极、逆变器侧滤波电感l
g1
的一端连接；所述逆变器侧滤波电感l
g1
的另一端与所述输出滤波电容cg的一端、网侧滤波电感l
g2
的一端连接；所述第四开关管s4的源极与所述母线电容c
dc
的负极、第二开关管s2的源极连接；所述输入电容c
pv
的负极与所述第一开关管s1的源极、第二开关管s2的漏极、输出滤波电容cg的另一端连接；所述输入电容c
pv
的正极连接到太阳能电池的正极性端；所述网侧滤波电感l
g2
的另一端连接到单相交流电网ug的一端；所述输入电容c
pv
的负极连接到太阳能电池的负极性端和单相交流电网ug的另一端，其中，第一开关管s1、第二开关管s2、第三开关管s3、第四开关管s4、第五开关管s5均采用自带反向并联二极管的金氧半场效晶体管。
[0035]
升压电感l
in
设计为满足如下条件的值：
[0036][0037]
式中，f
s1,min
为第一开关管s1的最低开关频率；u
dc
为母线电容c
dc
的端电压在一个工频周期内的平均值；u
pv
为太阳能电池的输出电压在一个工频周期内的平均值；p
in,max
为太阳能电池的最大输出功率。
[0038]
该高效率低成本的光伏微逆变器的控制方法，具体包括：将升压电感l
in
设计在电流断续导通，对太阳能电池输出电压u
pv
进行闭环调节，来实现mppt控制和升压控制；对母线电压u
dc
、进网电流ig进行双闭环控制，来实现并网电流的正弦化和纯有功并网。其控制框图如图2所示。
[0039]
其具体步骤为：
[0040]
s1.将升压电感电流的采样值i
lin
送至低通滤波器，得到升压电感电流平均值i
lin
，将太阳能电池输出电压的采样值u
pv
与升压电感电流平均值i
lin
送入mppt控制器，得到太阳能电池输出电压的基准值u
mpp
；
[0041]
s2.将所述太阳能电池输出电压的基准值u
mpp
与所述太阳能电池输出电压采样值u
pv
比较，得到第一误差信号u
pv,e
；
[0042]
s3.将所述第一误差信号u
pv,e
送至太阳能电池输出电压控制器g
upv
(s)，其输出经过第一限幅环节lim1和压频转换模块，然后得到频率为f
s1
的第一三角载波u
c1
；此处，太阳能电池输出电压控制器g
upv
(s)采用pi调节器。
[0043]
s4.将所述第一三角载波u
c1
与0比较，产生第一驱动信号，第一驱动信号用于作为第一开关管s1的驱动信号u
gs,s1
；将所述第一驱动信号取反，作为第二开关管s2的驱动信号u
gs,s2
；
[0044]
s5.将母线电容c
dc
的端电压采样值u
dc
与基准值u
dc,ref
比较，得到第二误差信号u
dc,e
；
[0045]
s6.将所述第二误差信号u
dc,e
送至母线电容端电压控制器g
udc
(s)，其输出经过第二限幅环节lim2后，得到逆变器侧滤波电感l
g1
的电流幅值基准i
lg1m,ref
；此处，母线电压控制器g
udc
(s)采用pi调节器
[0046]
s7.将电网电压采样值ug送入锁相环pll，得到单位正弦信号sinωt，将其与所述逆变器侧滤波电感l
g1
的电流幅值基准i
lg1m,ref
相乘，得到逆变器侧滤波电感l
g1
的电流基准i
lg1,ref
；
[0047]
s8.将所述逆变器侧滤波电感l
g1
的电流基准i
lg1,ref
与逆变器侧滤波电感l
g1
的电流采样值i
lg1
比较，得到第三误差信号i
lg1,e
；
[0048]
s9.将所述第三误差信号i
lg1,e
送至逆变器侧滤波电感l
g1
的电流控制器g
ig
(s)，得到输出信号u
r1
；
[0049]
s10.将所述电网电压采样值ug送入前馈控制器，得到前馈信号u
g,ff
，将u
g,ff
与电流控制器g
ig
(s)的输出信号u
r1
叠加，经过第三限幅环节lim3处理后，得到交流调制信号u
rac
；
[0050]
s11.将所述交流调制信号u
rac
与频率固定为f
s2
的第二三角载波u
c2
比较，产生第三驱动信号，第三驱动信号用于作为第三开关管s3的驱动信号u
gs,s3
；将所述第三驱动信号取反，作为第四开关管s4的驱动信号u
gs,s4
。
[0051]
s12.将所述升压电感电流的采样值i
lin
与0比较，产生第五驱动信号，第五驱动信号用于作为第五开关管s5的驱动信号u
gs,s5
。
[0052]
上述控制方法中，第一三角载波u
c1
和第二三角载波u
c2
均为双极性三角载波。
[0053]
图2所示控制框图中的低通滤波器采用四阶巴特沃斯有源低通滤波器，如图3所示。其由两个二阶有源低通滤波器级联而成，参数设计方法如下：
[0054]
1、运算放大器选取低失调、高输入阻抗的运算放大器，如lf412c；
[0055]
2、选择滤波电容：c
11
＝c
12
＝c
21
＝c
22
＝c＝0.33μf；
[0056]
3、选取截止频率fc：光伏微逆变器的母线电容端电压u
dc
存在二倍频纹波，导致升压电感电流i
lin
同样含有二倍频分量。为了准确获取太阳能电池的输出电流值，必须滤除i
lin
中的100hz纹波。因此，四阶有源低通滤波器的截止频率需要设置为fc＝10hz；
[0057]
4、计算滤波电阻：
[0058][0059]
实际取r＝51kω。
[0060]
5、计算前、后级运放的反馈电阻：
[0061]
前、后级运放的反馈电阻需要满足四阶巴特沃斯滤波电路的增益要求，即：前级增益为a
vf1
＝1.152，后级增益为a
vf2
＝2.235。为了减小偏置电流的影响，还应尽可能使加到运放同相输入端对地的直流电阻与加到反相输入端对地的直流电阻相等。
[0062]
因此，反馈电阻选为：
[0063][0064]
下面对图1所示的高效率低成本的光伏微逆变器的工作过程进行说明。
[0065]
可以看出，由于升压电感l
in
的电流i
lin
断续，基于图2所示的控制方法，当第一开关管s1开通，第二开关管s2关断时，太阳能电池通过第五开关管s5的体二极管和第一开关管s1，对升压电感l
in
进行充电，第五开关管s5的漏源极间电压u
ds,s5
下降为零，升压电感l
in
的电流i
lin
从零开始线性上升，驱动信号u
gs,s5
由低电平翻转为高电平，因此第五开关管s5零电压(zero-voltage-switching,zvs)开通，升压电感电流i
lin
通过第五开关管s5的沟道流通，其体二极管自然关断。
[0066]
当第一开关管s1关断，第二开关管s2开通时，升压电感l
in
的电流i
lin
开始线性下降，通过第五开关管s5和第二开关管s2，将升压电感l
in
中存储的能量释放到母线电容c
dc
。当升压电感电流i
lin
下降到零，驱动信号u
gs,s5
由高电平翻转为低电平，第五开关管s5零电流(zero-current-switching,zcs)关断。i
lin
维持断续状态，直到下一个开关周期t
s1
的到来。
[0067]
第一三角载波u
c1
与零比较，产生第一开关管s1的驱动信号u
gs,s1
和第二开关管s2的驱动信号u
gs,s2
，因此u
gs,s1
和u
gs,s2
的占空比固定为0.5。但是，其开关频率f
s1
受太阳能电池输出电压控制器g
upv
(s)的调节，以控制太阳能电池的输出电压u
pv
。第五开关管s5的开关频率同样为f
s1
。尽管f
s1
大范围变化，但是第五开关管s5实现了全软开关，因此其开关损耗为零。
[0068]
第三开关管s3和第四开关管s4处于正弦脉宽调制，开关频率固定为f
s2
，调制比受母线电容端电压控制器g
udc
(s)和逆变器侧滤波电感l
g1
的电流控制器g
ig
(s)的调节，以改变进网功率大小，实现母线电压恒定。
[0069]
若以母线电容c
dc
的负极性端为零电位参考点，则图2中a点的电位在一个开关周期t
s1
(＝1/f
s1
)内的平均值为：
[0070][0071]
式中，u
rm
为所述交流调制信号u
rac
的幅值；u
cm2
为所述第二三角载波u
c2
的幅值；u
dc
为母线电容电压u
dc
在一个工频周期内的平均值，ωg＝2πfg为电网电压的角频率，fg为电网
电压的频率。
[0072]
由于第一开关管s1的占空比固定为0.5，因此图2中b点的电位在一个开关周期t
s2
内的平均值为：
[0073]
《ub》＝0.5u
dc
ꢀꢀꢀ
(4)
[0074]
根据式(3)和式(4)，可得本发明中光伏微逆变器的输出电压基波分量的开关周期平均值：
[0075][0076]
式中，m为调制比；u
om
为其输出电压的幅值。可以看出，光伏微逆变器的母线电压利用率和传统半桥逆变器相同，为0.5m。
[0077]
为了使本发明高的光伏微逆变器具有升压能力，即使g》1，必须使输入电感l
in
的电流i
lin
在整个工作条件下均处于断续状态。为了满足该要求，输入电感量l
in
必须按如下条件进行设计：
[0078][0079]
式中，f
s1,min
为第一三角载波u
c1
的最低频率；p
in,max
为太阳能电池最大输出功率。
[0080]
此时，有：
[0081][0082]
式中，p
in
为太阳能电池输出功率。可以看出，当母线电容端电压u
dc
一定时，太阳能电池的输出电压u
pv
与第一开关管s1的开关频率f
s1
成正相关的关系。
[0083]
结合式(5)和式(7)，可得本发明所述高效率低成本的光伏微逆变器的电压增益：
[0084][0085]
下面给出本发明的具体实施例。其设计指标如表1所示。
[0086]
表1样机设计指标
[0087][0088][0089]
本发明基于表1所示的设计指标设计升压电感量l
in
。
[0090]
将表1所示参数代入式(6)，可得：
[0091][0092]
实际取升压电感量l
in
＝160μh。
[0093]
为了验证理论分析的正确性，根据上述参数设计，使用saber仿真软件对所提光伏微逆变器进行仿真验证，具体参数设置如下：太阳能电池pv采用直流电源串电阻代替，其中直流电源us为200v，电阻rs为20ω，输入电容c
pv
为100μf，升压电感l
in
为160μh，母线电容c
dc
为244μf，逆变器侧滤波电感l
g1
为6mh，网侧滤波电感l
g2
为0.5mh，输出滤波电容cg为5μf，太阳能电池对地寄生电容c
cm
为100nf。太阳能电池输出电压控制器g
upv
(s)采用pi调节器，其具体参数为：k
p1
＝10，k
i1
＝3000；母线电压控制器g
udc
(s)采用pi调节器，其具体参数为：k
p2
＝10，k
i2
＝8000；逆变器侧滤波电感l
g1
的电流控制器g
ig
(s)采用pi调节器，其具体参数为：k
p3
＝0.45，k
i3
＝800；前馈控制器参数取值为0.025。仿真结果如图4所示。
[0094]
图4(a)给出了第一开关管s1的驱动信号u
gs,s1
、第三开关管s3的驱动信号u
gs,s3
、第五开关管s5的驱动信号u
gs,s5
、升压电感l
in
的电流i
lin
、交流调制信号u
rac
、第二三角载波u
c2
、a点电压ua、b点电压ub以及逆变器输出电压u
ab
的仿真波形。可以看出，第一开关管s1的驱动信号u
gs,s1
的开关频率f
s1
＝20.3khz，第三开关管s3的驱动信号u
gs,s3
的开关频率f
s2
＝20khz，升压电感l
in
的电流i
lin
断续，逆变器输出电压u
ab
为正负交变的信号。
[0095]
图4(b)为第五开关管s5的驱动信号u
gs,s5
、漏源极间电压u
ds,s5
和漏极电流i
d,s5
的仿真波形。可以看出，第五开关管s5开通前，其漏源极间电压u
ds,s5
已经下降为零，故第五开关管s5为zvs开通。当漏极电流i
d,s5
反向下降到零后，驱动信号u
gs,s5
变为低电平，从而实现了zcs关断。
[0096]
图4(c)为太阳能电池输出电压u
pv
、升压电感l
in
的电流i
lin
、母线电容c
dc
的端电压u
dc
、进网电流ig、电网电压ug在一个工频周期内的波形。可以看出，太阳能电池输出电压平均值u
pv
＝100v，电网电压ug的幅值为156v，母线电容c
dc
的端电压平均值u
dc
＝400v，进网电流与电网电压同频同相，进网电流thd＝2.317％。这表明本发明所提光伏微逆变器的确可以实现升压逆变和并网控制，且进网电流质量满足设计要求。
[0097]
由上述仿真结果可以看出，本发明所提出的高效率低成本的光伏微逆变器具有以下优点：输入输出共地，可以实现升压逆变控制和功率单级变换，具有较少的功率管和无源滤波元件，且一个开关管可实现zvs开通与zcs关断，具有结构简洁、效率高、成本低、安全性高等优点。
[0098]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0099]
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，而非对其限制。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种高效率低成本的光伏微逆变器，其特征在于，包括输入电容c
pv
、升压电感l
in
、第一开关管s1、第二开关管s2、第三开关管s3、第四开关管s4、第五开关管s5、母线电容c
dc
、逆变器侧滤波电感l
g1
、网侧滤波电感l
g2
和输出滤波电容c
g
；其中，所述第五开关管s5为自带反向并联二极管的金氧半场效晶体管；所述输入电容c
pv
的正极与太阳能电池的正极性端、所述升压电感l
in
的一端连接；所述输入电容c
pv
的负极与太阳能电池的负极性端、所述第一开关管s1的源极、第二开关管s2的漏极、输出滤波电容c
g
的一端连接、单相交流电网u
g
的一端相连；所述升压电感l
in
的另一端与所述第五开关管s5的源极连接；所述第五开关管s5的漏极与所述第一开关管s1的漏极、第三开关管s3的漏极、母线电容c
dc
的正极连接；所述第三开关管s3的源极与所述第四开关管s4的漏极、逆变器侧滤波电感l
g1
的一端连接；所述逆变器侧滤波电感l
g1
的另一端与所述输出滤波电容c
g
的一端、网侧滤波电感l
g2
的一端连接；所述第四开关管s4的源极与所述母线电容c
dc
的负极、第二开关管s2的源极连接；所述网侧滤波电感l
g2
的另一端连接到单相交流电网u
g
的另一端；所述升压电感l
in
的设计符合如下条件：式中，f
s1,min
为第一开关管s1的最低开关频率；u
dc
为母线电容c
dc
的端电压在一个工频周期内的平均值；u
pv
为太阳能电池的输出电压在一个工频周期内的平均值；p
in,max
为太阳能电池最大输出功率；所述光伏微逆变器的控制方法包括：s1.将升压电感电流的采样值i
lin
送至低通滤波器，得到升压电感电流平均值i
lin
，将太阳能电池输出电压的采样值u
pv
与升压电感电流平均值i
lin
送入mppt控制器，得到太阳能电池输出电压的基准值u
mpp
；s2.将所述太阳能电池输出电压的基准值u
mpp
与所述太阳能电池输出电压采样值u
pv
比较，得到第一误差信号u
pv,e
；s3.将所述第一误差信号u
pv,e
送至太阳能电池输出电压控制器g
upv
(s)，其输出经过第一限幅环节lim1和压频转换模块，然后得到频率为f
s1
的第一三角载波u
c1
；s4.将所述第一三角载波u
c1
与0比较，产生第一驱动信号，第一驱动信号用于作为第一开关管s1的驱动信号u
gs,s1
；将所述第一驱动信号取反，作为第二开关管s2的驱动信号u
gs,s2
；s5.将母线电容c
dc
的端电压采样值u
dc
与基准值u
dc,ref
比较，得到第二误差信号u
dc,e
；s6.将所述第二误差信号u
dc,e
送至母线电容端电压控制器g
udc
(s)，其输出经过第二限幅环节lim2后，得到逆变器侧滤波电感l
g1
的电流幅值基准i
lg1m,ref
；s7.将电网电压采样值u
g
送入锁相环pll，得到单位正弦信号sinωt，将其与所述逆变器侧滤波电感l
g1
的电流幅值基准i
lg1m,ref
相乘，得到逆变器侧滤波电感l
g1
的电流基准i
lg1,ref
；s8.将所述逆变器侧滤波电感l
g1
的电流基准i
lg1,ref
与逆变器侧滤波电感l
g1
的电流采样值i
lg1
比较，得到第三误差信号i
lg1,e
；
s9.将所述第三误差信号i
lg1,e
送至逆变器侧滤波电感l
g1
的电流控制器g
ig
(s)，得到输出信号u
r1
；s10.将所述电网电压采样值u
g
送入前馈控制器，得到前馈信号u
g,ff
，将u
g,ff
与电流控制器g
ig
(s)的输出信号u
r1
叠加，经过第三限幅环节lim3处理后，得到交流调制信号u
rac
；s11.将所述交流调制信号u
rac
与频率固定为f
s2
的第二三角载波u
c2
比较，产生第三驱动信号，第三驱动信号用于作为第三开关管s3的驱动信号u
gs,s3
；将所述第三驱动信号取反，作为第四开关管s4的驱动信号u
gs,s4
；s12.将所述升压电感电流的采样值i
lin
与0比较，产生第五驱动信号，第五驱动信号用于作为第五开关管s5的驱动信号u
gs,s5
。2.根据权利要求1所述的光伏微逆变器，其特征在于，所述太阳能电池输出电压控制器g
upv
(s)采用pi调节器。3.根据权利要求1所述的光伏微逆变器，其特征在于，所述母线电容端电压控制器g
udc
(s)采用pi调节器。4.根据权利要求1所述的光伏微逆变器，其特征在于，所述逆变器侧滤波电感l
g1
的电流控制器g
ig
(s)采用pi调节器。5.根据权利要求1所述的光伏微逆变器，其特征在于，第一三角载波u
c1
与第二三角载波u
c2
均为双极性三角载波。6.根据权利要求1所述的光伏微逆变器，其特征在于，所述低通滤波器为四阶有源低通滤波器。

技术总结

本申请属于逆变器领域，具体涉及一种高效率低成本的光伏微逆变器。光伏微逆变器包括输入电容、升压电感、五个开关管、母线电容、逆变器侧滤波电感、网侧滤波电感和输出滤波电容。其不含有任何变压器，采用较少的无源器件和功率管，就能同时实现升压和逆变控制，且只采用一个电流传感器，就可以同时实现太阳能电池输出电流测量和第五开关管的驱动控制，因此具有结构简洁和低成本的特点；第五开关管可以实现零电压开通与零电流关断，因此变换效率较高；输入输出共地，彻底消除漏电流，因此安全性较高。高。高。