(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211277483.0 (22)申请日 2022.10.19 (71)申请人 陕西科技大 学 地址 710021 陕西省西安市未央区大 学园 区陕西科技大 学 (72)发明人 陈景文　单茜　 (74)专利代理 机构 西安西达专利代理有限责任 公司 61202 专利代理师 第五思军 (51)Int.Cl. H02M 7/537(2006.01) H02M 1/42(2007.01) H02J 3/38(2006.01) (54)发明名称 一种升降压并 网光伏逆变 器及控制方法 (57)摘要 一种升降压并网光伏逆变器及 控制方法， 包 括光伏侧电压VPV， 第一功率开关S1， 第二功率开 关S2， 第三功率开关S3， 第一电感L1， 第二电感L2， 励磁电感Lf， 第一电容C1， 第二电容C2， 直流测电 容Cdc， 第一二极管D1， 第二二极管D2， 第三二极管 D3， 第四二极管D4， 第五二极管D5， 第六二极管D6 以及输出侧交流电压VO； 步骤1， 正半周期运行模 式， 步骤2， 负半周期运行模式， 步骤3， 负功率区 运行模式， 只需三个开关便可提供无功功率， 电 路结构简单， 使用较少的有源开 关且具有较低的 半导体器件功率； 采用直接功率无差拍控制器进 行瞬时功率调节， 可实现对电网侧功率的平滑、 精准控制， 使其在不同运行状态下均能稳定、 高 效地运行。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 115528938 A 2022.12.27 CN 115528938 A 1.一种升降压并网光伏逆变器， 其特征在于， 包括光伏侧电压VPV， 第一功率开关S1， 第 二功率开关S2， 第三功率开关S3， 第一电感L1， 第二电感L2， 励磁电感Lf， 第一电容C1， 第二电 容C2， 直流测电容Cdc， 第一二极管D1， 第二二极管D2， 第三二极管D3， 第四二极管D4， 第五二极 管D5， 第六二极管D6以及输出侧交流电压VO； 所述的光伏侧电压Vpv的正极与第一功率开 关S1的漏极、 第二二 极管D2的正极、 直流侧电 容Cdc的第一端均连接， 负极与第二功率开关S2的源极、 直流侧电容Cdc的第二端、 第一二极管 D1的负极、 第五二极管D5的正极、 第六二极管D6的负极、 输出侧交流电压VO负极均连接后接 地； 所述的第一功率 开关S1的源极与第一电容C1的第一端、 第一电感L1的第一端均相连； 所述的第二功率 开关S2的漏极与第二电感L2的第一端、 第二电容C2的第一端均相连； 所述的第三功率开关S3的源极与第三二极管D3的正极、 第六二极管D6的正极均连接， 漏 极与第四二极管D4的负极、 第五二极管D5的负极均连接； 所述的第一电感L1的第二端与第一 二极管D1的正极连接； 所述的第二电感L2的第二端与第二 二极管D2的负极连接； 所述的励磁电容Lf的第一端与第一电容C1的第二端、 第二电容C2的第二端、 第三二极管 D3的负极、 第四二极管D4的正极均连接， 第二端与输出侧交流电压VO正极均连接 。 2.根据权利要求1所述的一种升降压并网光伏逆变器， 其特征在于， 所述的第 一功率开 关S1， 第二功率 开关S2， 第三功率 开关S3均采用型号 为IPW60R017C7的功率MOSFET开关管。 3.根据权利要求1所述的一种升降压并网光伏逆变器， 其特征在于， 所述的第 一功率开 关S1， 第二功率 开关S2， 第三功率 开关S3均设有并联 连接的二极管。 4.根据权利要求1所述的一种升降压并网光伏逆变器， 其特征在于， 所述的第 一二极管 D1， 第二二极管D2， 第三二极管D3， 第四二极管D4， 第五二极管D5， 第六二极管D6均采用型号为 STTH30L106C的二极管。 5.根据权利要求1所述的一种升降压并网光伏逆变器， 其特征在于， 所述的第一电容C1 和第二电容C2均采用电容 值为330uF的电容， 第三电容C3采用电容 值为1mF的电容。 6.根据权利要求1所述的一种升降压并网光伏逆变器， 其特征在于， 所述的第一电感L1 和第二电感L2采用电感值 为330uH的电感， 励磁电感Lf采用电感值 为3.5mH的电感。 7.一种升降压并 网光伏逆变 器的控制方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1， 正半周期运行模式， 本步骤的具体做法是： 步骤S11： 连续导通模式CCM和断续导通模式DCM， 第一功率开关S1开通， 第二功率开关S2 和第三功率开关S3关断， 直流电压源VPV和第一功率开关S1、 第一电感L1形成回路， 及励磁电 感Lf形成回路， 使得流经第一电感L1和励磁电感Lf的电流线性增大， 第二电感L2没有电流流 过， 该工作模式下直流电压源VPV向第一电感L1充电， 直流电压源VPV和第一电感L1共同向励 磁电感Lf充电； 步骤S12： 连续导通模式CCM， 第三功率开关S3开通， 第一功率开关S1和第二功率开关S2 关断， 第三二极管D3和第五二极管D5导通， 第四二极管D4和第六二极管D6截止， 第三二极管D3 和第五二极管D5与第一电感L1、 第三功率开关S3形成回路， 第三二极管D3和第五二极管D5与 励磁电感Lf也形成回路， 此工作模式下， 励磁电感Lf将能量释放到第一电容C1和输出交流侧 VO；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115528938 A 2步骤S13： 断续导通模式DCM， 第三功率开关S3开通， 第一功率开关S1和第二功率开关S2 关断， 第三二极管D3和第五二极管D5导通， 第四二极管D4和第六二极管D6截止， 第三二极管D3 和第五二极管D5与励磁电感Lf形成回路， 与上一步骤不同的是， 第一电感L1没有电流流过， 此时流经第一电感L1的电流在可以满足0， 但流 经励磁电感Lf的电流在开关周期结束前不能 满足0； 步骤2， 负半周期运行模式， 本步骤的具体做法是： 步骤S21： 连续导通模式CCM和断续导通模式DCM， 第二个功率开关S2开通， 第一功率开 关 S1和第三功率开关S3关断， 直流电压源VPV和第二功率开关S2、 第二电感L2形成回路， 第一功 率开关S2与励磁电感Lf形成回路， 该工作模式下直流电压源VPV向第二电感L2充电， 第二电容 C2向励磁电感Lf充电， 使得流经第二电感L2个励磁电感Lf的电流线性增大， 第 一电感L1没有 电流流过； 步骤S22： 连续导通模式CCM， 第三功率开关S3开通， 第一功率开关S1和第二功率开关S2 关断， 第四二极管D4和第六二极管D6导通， 第三二极管D3和第五二极管D5截止， 第三功率开 关S3和直流电压源VPV、 第二电感L2形成回路， 及与励磁电感Lf形成回路， 此工作模式下第二 电感L2向第二电容 放电， 励磁电感Lf向输出交流侧释放能量； 步骤S23： 断续导通模式DCM， 第三功率开关S3开通， 第一功率开关S1和第二功率开关S2 关断， 第四二极管D4和第六二极管D6导通， 第三二极管D3和第五二极管D5截止， 第三功率开 关S3与励磁电感Lf形成回路， 与第二工作模式不同的是， 第二电感L2没有电流流过， 此工作 模式下流经第二电感L2的电流在可以满足0， 但流经励磁电感Lf的电流在开关周期结束前不 能满足0； 步骤3， 负功率区运行模式， 本步骤的具体做法是： 步骤S31： 此时栅极电压为正半周期和输出电流io的瞬时值为负， 第二功率开关S2关断， 当第一功率开关S1开通， 第三功率开关S3关断时， 直流电压源VPV和第一功率开关S1的并联二 极管、 励磁电感Lf形成回路， 直流电压源VPV与第一电容C1共同向Lf充电； 当第一功率开关S1 关断， 第三功率开关S3开通时， 第四二极管D4和第六二极管D6导通， 第三功率开关S3与励磁 电感Lf形成回路， 可以使负电流 流过； S32： 此时栅极电压为负半周期和输出电流io的瞬时值为正， 第一功率开关S1关断， 当第 二功率开关S2开通， 第三功率开关S3关断时， 第二功率开关S2的并联二极管， 第二电容C2与 励磁电感Lf形成回路， 使得流经励磁电感Lf的电流线性增加； 当第二功率开关S2关断， 第三 功率开关S3开通时， 第三二极管D3和第五二极管D5导通， 此时负电流减小使第三功率开关S3 与励磁电感Lf形成回路。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115528938 A 3