申请/专利权人：胡炎申

申请日：2018-01-24

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN108110796B

主分类号：H02J3/38

分类号：H02J3/38;H02M3/07;H02M7/797

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2018.06.26#实质审查的生效;2018.06.01#公开

摘要：本发明公开了一种组件极性接地的光伏发电系统，包括至少一个组件、与组件数量相同的DCDC模块和至少一个DCAC模块；组件的一端接地，另一端接对应的DCDC模块的输入端；DCDC模块的一个输出端接直流母线，另一个输出端接地；DCAC模块的一个输入端接直流母线，另一个输入端接地；DCAC模块的一个交流输出端接地。本发明能够消除共模漏电流以确保终端用户和运维人员的人身安全。

主权项：1.一种组件极性接地的光伏发电系统，其特征在于，包括至少一个组件、与组件数量相同的DCDC模块和至少一个DCAC模块；组件的一端接地，另一端接对应的DCDC模块的输入端；DCDC模块的一个输出端接直流母线，另一个输出端接地；DCAC模块的一个输入端接直流母线，另一个输入端接地；DCAC模块的一个交流输出端接地；DCDC模块为升压变换器，包括第一直流滤波电容，升压电感，升压开关管、升压二极管、第一直流母线电容和旁路二极管，第一直流滤波电容接在DCDC模块输入端的正极与负极之间，第一直流母线电容接在DCDC模块输出端的正极与负极之间；对于组件负极接地的光伏发电系统，升压电感的第一端接DCDC模块输入端的正极，第二端接升压二极管的阳极，升压二极管的阴极接DCDC模块输出端的正极；升压开关管的高电位端接升压电感的第二端，低电位端接DCDC模块输入端的负极；旁路二极管的阳极接升压电感的第一端，阴极接升压二极管的阴极；对于组件正极接地的光伏发电系统，升压电感的第一端接DCDC模块输入端的负极，第二端接升压二极管的阴极，升压二极管的阳极接DCDC模块输出端的负极；升压开关管的低电位端接升压电感的第二端，高电位端接DCDC模块输入端的正极；旁路二极管的阴极接升压电感的第一端，阳极接升压二极管的阳极；直流输入电压低于输出电压情况下，升压开关管开通时，升压电感储能，输出能量由第一直流母线电容提供；升压开关管关断时，存储在升压电感上的能量通过升压二极管释放给输出端，并给第一直流母线电容充电；直流输入电压大于输出电压情况下，变换器通过旁路二极管实现旁路功能。

全文数据：一种组件极性接地的光伏发电系统技术领域[0001]本发明涉及光伏发电系统，尤其涉及一种组件极性接地的光伏发电系统。背景技术[0002]传统的光伏发电系统为了降低系统和地之间共模漏电流并与电网电气隔离，光伏逆变器通常使用工频或高频变压器，但工频变压器体积大而笨重，且高频隔离控制复杂，这类系统的主要缺点是转换效率更低，因而无变压器非隔离型逆变器是光伏系统的主流拓扑。光伏组件通常采用铝边框，安全规范要求铝边框必须接地，但在雨天或潮湿环境下，组件对地寄生电容将达到50nF-luFkWp。在无变压器非隔离型光伏发电系统中，交流电网、光伏组件通过全桥逆变器直流电气连接，从而对地寄生电容、滤波器件和电网阻抗形成共模谐振回路，如图1所示。寄生电容上共模电压的动态变化将激励这个谐振回路而产生共模漏电流。共模漏电流的大小与寄生电容量及其共模电压变化率成正比，寄生电容共模电压为两个逆变桥臂中点对组件负极电压之和的一半。共模漏电流过大时，逆变器将触发保护停机，从而降低光伏发电量，并且产生过大谐波从而影响输出电流波形质量，同时在逆变器内部构成环流，造成额外环流损耗，另外也产生电磁干扰，更严重的是共模漏电流将威胁终端用户及运维人员的人身安全。[0003]为了减小共模漏电流，光伏发电系统通常采用半桥、或双极性SPWM正弦波脉宽调制全桥拓扑结构，但是半桥逆变器要求更高的直流母线电压，工业实际中较少采用，而双极性调制全桥逆变器的主要缺点是输出为两电平，增大开关损耗、导致更大电流纹波和滤波电感，因此降低了转换效率。为了解决无变压器非隔离型光伏逆变器的共模漏电流问题，同时提高转换效率，近年来提出了一些新型拓扑结构，如H5逆变器和HERIC逆变器，分别如图2a和图2b所示。与全桥逆变器相似，这些拓扑结构的直流输入电压无需更高，可以采用单极性调制且输出为三电平，从而既减小共模漏电流，又提高转换效率，同时减小内部无源器件的体积和重量。[0004]组件串联构成组串，而组串串并联构成阵列，在本文中，把组件、组串、或阵列均以“组件”或“光伏组件”为代表。无变压器非隔离型光伏逆变器不仅要解决共模漏电流等安全问题，还需针对各种组件不断提高普适性。组件具有两个极性:正极和负极，同时组件分为晶硅和薄膜两大主流技术，为了防止硅基和铜铟镓硒薄膜组件的表面氧化层电导腐蚀、潮湿环境下晶硅组件PID极性诱导功率衰减效应，须把组件负极接地，高效背栅晶硅组件相似地也要将其正极接地。组件极性接地能带来种种好处，但半桥、全桥、H5、或HERIC等逆变器均不能正常工作，而通常另加隔离变压器、或新增虚拟接地PID抑制装置，但都会增大系统成本、且改进效果有限。图3所示的Karschny逆变器无需新增设备，而把交流输出N线（中性线与组件负极连接，构成负极接地光伏系统，可消除共模漏电流及改进PID效应，但其很少实际应用。主要原因是由于内部Buck-Boost变换器效率较低，并且不易控制输出的工频正弦波正、负半周幅值完全对称，造成向电网注入直流电流分量的较大风险，同时使用大量功率器件，因而转换效率低、成本较高、且控制复杂。发明内容[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种安全性好的组件极性接地的光伏发电系统。[0006]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种组件极性接地的光伏发电系统，包括至少一个组件、与组件数量相同的DCDC模块和至少一个DCAC模块;组件的一端接地，另一端接对应的DCDC模块的输入端;DCDC模块的一个输出端接直流母线，另一个输出端接地;DCAC模块的一个输入端接直流母线，另一个输入端接地;DCAC模块的一个交流输出端接地。[0007]以上所述的组件极性接地的光伏发电系统，包括至少一个所述的组件和三个所述的DCAC模块和和三相升压变压器，三个所述的DCAC模块组成三相光伏逆变器;三相光伏逆变器的三个交流输出端分别接对应的三相升压变压器原边绕组，三相升压变压器原边绕组的中性点接地。[000S]以上所述的组件极性接地的光伏发电系统包括组件负极接地的光伏发电系统和组件正极接地的光伏发电系统;对于组件负极接地的光伏发电系统，组件的正极接对应的DCDC模块输入端的正极;DCDC模块输出端的正极接直流母线，输出端的负极接地;DCAC模块输入端的正极接直流母线，负极接地;对于组件正极接地的光伏发电系统，组件的负极接对应的DCDC模块输入端的负极;DCDC模块输出端的负极接直流母线，输出端的正极接地;DCAC模块输入端的负极接直流母线，输入端的正极接地。[0009]以上所述的组件极性接地的光伏发电系统，DCDC模块为升压变换器，包括第一直流滤波电容，升压电感，升压开关管、升压二极管、第一直流母线电容和旁路二极管，第一直流滤波电容接在DCDC模块输入端的正极与负极之间，第一直流母线电容接在DCDC模块输出端的正极与负极之间;对于组件负极接地的光伏发电系统，升压电感的第一端接DCDC模块输入端的正极，第二端接升压二极管的阳极，升压二极管的阴极接DCDC模块输出端的正极;升压开关管的高电位端接升压电感的第二端，低电位端接DCDC模块输入端的负极；旁路二极管的阳极接升压储能电感的第一端，阴极接升压二极管的阴极;对于组件正极接地的光伏发电系统，升压电感的第一端接DCDC模块输入端的负极，第二端接升压二极管的阴极，升压二极管的阳极接DCDC模块输出端的负极;升压开关管的低电位端接升压电感的第二端，高电位端接DCDC模块输入端的正极;旁路二极管的阴极接升压电感的第一端，阳极接升压二极管的阳极;直流输入电压低于输出电压情况下，升压开关管开通时、升压电感储能，输出能量由第一直流母线电容提供;升压开关管关断时，存储在升压电感上的能量通过升压二极管释放给输出端，并给第一直流母线电容充电;直流输入电压大于输出电压情况下，变换器通过旁路二极管实现旁路功能。[0010]以上所述的组件极性接地的光伏发电系统，DCAC模块包括第二直流母线电容、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第一飞跨电容，第六二极管、第七二极管、第一交流滤波电感、第二交流滤波电感和第一交流滤波电容，第二开关管的高电位端接第四开关管的高电位端和第六二极管的阴极，第二开关管的低电位端接第三开关管的高电位端;第三开关管的低电位端接第七二极管的阳极和第五开关管的低电位端，第七二极管的阴极接第四开关管的低电位端，第五开关管的高电位端接第六二极管的阳极；第一飞跨电容接在第二开关管的高电位端与第三开关管的低电位端之间;第一交流滤波电感的第一端接第四开关管的低电位端，第一交流滤波电感的第二端接第二交流滤波电感的第二端，第二交流滤波电感的第一端接第五开关管的高电位端;第一交流滤波电容的第一端接第一交流滤波电感的第二端，第一交流滤波电容的第二端接DCAC模块的直流输入端并接地，第二直流母线电容接在DCAC模块直流输入的非接地端与第二开关管的低电位端之间;对于组件负极接地的光伏发电系统，第三开关管包括体二极管，第一开关管的高电位端接DCAC模块直流输入的正极，低电位端接第二开关管的高电位端，第二开关管的低电位端接DCAC模块直流输入的负极并接地;对于组件正极接地的光伏发电系统，第二开关管包括体二极管，第一开关管的低电位端接DCAC模块直流输入的负极，高电位端接第三开关管的低电位端，第三开关管的高电位端接DCAC模块直流输入的正极并接地。[0011]以上所述的组件极性接地的光伏发电系统，对于组件负极接地的光伏发电系统，DCAC模块交流输出正弦波正半周时，第一开关管、第三开关管和第四开关管开通，第二开关管和第五开关管关断，第二直流母线电容通过第一开关管和第三开关管的体二极管给第一飞跨电容充电，同时通过第一开关管和第四开关管并经过第一交流滤波电感和第一交流滤波电容实现交流逆变输出；第四开关管关断时，第二直流母线电容继续通过第一开关管和第三开关管的体二极管给第一飞跨电容充电，同时存储在第一交流滤波电感上的能量通过第三开关管和第七二极管实现续流;DCAC模块交流输出正弦波负半周时，第一开关管、第三开关管和第四开关管关断，第二开关管和第五开关管开通，第一飞跨电容的存储能量通过第二开关管和第五开关管并经过第二交流滤波电感和第一交流滤波电容实现交流逆变输出；第五开关管关断时，存储在第二交流滤波电感上的能量通过第二开关管和第六二极管实现续流；对于组件正极接地的光伏发电系统，DCAC模块交流输出正弦波负半周时，第一开关管、第二开关管和第五开关管开通，第三开关管、第四开关管关断，第二直流母线电容通过第二开关管的体二极管和第一开关管给第一飞跨电容充电，同时通过第一开关管、第五开关管并经过第二交流滤波电感和第一交流滤波电容实现交流逆变输出；第五开关管关断时，第二直流母线电容继续通过第二开关管的体二极管和第一开关管给第一飞跨电容充电，同时存储在第二交流滤波电感上的能量通过第二开关管和第六二极管实现续流;DCAC模块交流输出正弦波正半周时，第二开关管、第一开关管和第五开关管关断，第三开关管和第四开关管开通，第一飞跨电容存储的能量通过第三开关管、第四开关管并经过第一交流滤波电感和第一交流滤波电容实现交流逆变输出；第四开关管关断时，存储在第一交流滤波电感的能量通过第三开关管、第七二极管续流。[0012]以上所述的组件极性接地的光伏发电系统，DCAC模块包括双向Buck-Boost变换器和半桥逆变电路，双向Buck-Boost变换器包括第十三开关管、第十四开关管、第十七二极管、第十八二极管、第十二储能电感和第十四储能电感，半桥逆变电路包括上电容、下电容、第十一开关管、第十二开关管、第十五二极管、第十六二极管、第十一交流滤波电感、第十三交流滤波电感和第二交流滤波电容;第十三开关管的高电位端接第十七二极管的阴极，低电位端接第十八二极管的阴极和第十二储能电感的第一端;第十四开关管的高电位端接第十七二极管的阳极和第十四储能电感的第一端，低电位端接第十八二极管的阳极;第十二储能电感的第一端作为DCAC模块的接地端和第一交流输出端，接第十四储能电感的第二端;第i^一开关管的高电位端接第十五二极管的阴极，低电位端接第十六二极管的阴极和第十一交流滤波电感的第一端;第十二开关管的高电位端接第十五二极管的阳极和第十三父流滤波电慼的第一端，低电位端接第十六二极管的阳极;第^^一交流滤波电感的第二端作为DCAC模块的第二交流输出端，接第十三交流滤波电感的第二端;第二交流滤波电容接fDCAC模块的第一交流输出端与第二交流输出端之间；上电容的正极接第十三开关管的高电位端和第十一开关管的高电位端，上电容的负极接DCAC模块的接地端;下电容的正极接上电容的负极，下电容的负极接第十四开关管的低电位端和第十二开关管的低电位端。[0013]以上所述的组件极性接地的光伏发电系统，对于组件负极接地的光伏发电系统，上电容为第三直流母线电容，上电容的正极为DCAC模块的直流输入端正极，下电容为第十三直流滤波电容;对于组件正极接地的光伏发电系统，下电容为第三直流母线电容，下电容的负极为DCAC模块的直流输入端负极，上电容为第十三直流滤波电容；当上电容端电压大于下电容端电压时，第十三开关管开通、第十四开关管关断，上电容通过第十三开关管给第十二储能电感充电；第十三开关管关断时，存储在第十二储能电感的能量通过第十八二极管给下电容充电；上电容端电压小于下电容端电压时，第十四开关管开通、第十三开关管关断，下电容通过第十四开关管给第十四储能电感充电;第十四开关管关断时，存储在第十四储能电感的能量通过第十七二极管给上电容充电;通过不断的高频开关工作过程，实现上电容、下电容端电压等电位;交流输出正弦波正半周时，此时第十一开关管开通、第十二开关管关断，上电容通过第十一开关管并经过第十一交流滤波电感和第二交流滤波电容实现交流逆变输出；第十一开关管关断时，存储在第十一交流滤波电感上的能量通过下电容和第十六二极管实现续流;交流输出正弦波负半周时，第十一开关管关断而第十二开关管开通，下电容通过第十二开关管并经过第十三交流滤波电感、第二交流滤波电容而实现交流逆变输出；第十二开关管关断时，存储在第十三交流滤波电感的能量通过上电容和第十五二极管续流。[0014]以上所述的组件极性接地的光伏发电系统，DCAC模块包括第四直流母线电容、第二十一开关管、第二十二开关管、第二十三开关管、第二十四开关管、第二十五开关管、第二十三飞跨电容、第二十一交流滤波电感和第三交流滤波电容，第二十二开关管、第二十三开关管、第二十四开关管和第二十五开关管各包括体二极管;第二十二开关管的高电位端接第二十四开关管的高电位端，第二十二开关管的低电位端接第二十三开关管的高电位端；第二十三开关管的低电位端接第二十五开关管的低电位端，第二十四开关管的低电位端接第二十五开关管的高电位端和第二十一交流滤波电感的第一端;第二十三飞跨电容接在第二十二开关管的高电位端与第二十三开关管的低电位端之间;第三交流滤波电容的第一端作为DCAC模块的第一交流输出端，接第二十一交流滤波电感的第二端，第三交流滤波电容的第二端作为DCAC模块的第二交流输出端，接DCAC模块直流输入端的接地端;第四直流母线电容接在DCAC模块直流输入的非接地端与第二十二开关管的低电位端之间；对于组件负极接地的光伏发电系统，第二十三开关管包括体二极管，第二十一开关管的高电位端接DCAC模块直流输入的正极，低电位端接第二十二开关管的高电位端，第二十二开关管的低电位端接DCAC模块直流输入的负极并接地;对于组件正极接地的光伏发电系统，第二十二开关管包括体二极管，第二^^一开关管的低电位端接DCAC模块直流输入的负极，高电位端接第二十三开关管的低电位端，第二十三开关管的高电位端接DCAC模块直流输入的正极并接地;对于组件负极接地的光伏发电系统，DCAC模块交流输出正弦波正半周时，第二十一开关管、第二十三开关管和第二十四开关管开通，第二十二开关管和第二十五开关管关断，第四直流母线电容通过第二十一开关管和第二十三开关管的体二极管给第二十三飞跨，f充电丨同时通过第f十一开关管和第二十四开关管并经过第二十一交流滤波电感和第二交流滤波电容实现交流逆变输出；第二十四开关管关断时，第四直流母线电容继续通过第二t一开关管和第二十三开关管的体二极管给第二十三飞跨电容充电，同时存储在第二i^一交流滤波电感上的能量通过第二十三开关管和第二十五开关管的体二极管实现续流;DCAC模块交流输出正弦波负半周时，第二^一开关管、第二十三开关管和第二十四开关管关断，第二十二开关管和第二十五开关管开通，第二十三飞跨电容的存储能量通过第f十：?开关管和第二十五开关管并经过第二十一交流滤波电感和第三交流滤波电容实现交流逆变输出；第二十五开关管关断时，存储在第二十一交流滤波电感上的能量通过第二十二开关管和第二十四开关管的体二极管实现续流;对于组件正极接地的光伏发电系统，DCAC模块交流输出正弦波负半周时，第二^一开关管、第二十二开关管和第二十五开关管开通，第二十三开关管、第二十四开关管关断，第四直流母线电容通过第二十二开关管的体二极管和第二i^一开关管给第二十三飞跨电容充电，同时通过第二^^一开关管、第二十五开关管并经过第二十一交流滤波电感和第三交流滤波电容实现交流逆变输出；第二十五开关管关断时，第四直流母线电容继续通过第二十二开关管的体二极管和第二_1^一开关管给第二十三飞跨电容充电，同时存储在第二i^一交流滤波电感上的能量通过第二十四开关管的体二极管和第二十二开关管续流;DCAC模块交流输出正弦波正半周时，第二十二开关管、第二i^一开关管和第二十五开关管关断，第二十三开关管和第二十四开关管开通，第二十三飞跨存储的能量通过第二十三开关管、第二十四开关管并经过第二十一交流滤波电感和第三交流滤波电容实现交流逆变输出；第二十四开关管关断时，存储在第二十一交流滤波电感的能量通过第二十三开关管的体二极管和第二十三开关管续流。[0015]以上所述的组件极性接地的光伏发电系统，DCAC模块包括双向Buck-Boost变换器和半桥逆变电路，双向Buck-Boost变换器包括第三十三开关管、第三十四开关管和第三十二储能电感，半桥逆变电路包括上电容、下电容、第三十一开关管、第三十二开关管和第三i^一交流滤波电感和第四交流滤波电容，第三^~一开关管、第三十二开关管、三十三开关管和第二十四开关管各包括体二极管;第三十三开关管的高电位端接的上电容的正极，低电位端接第三十四开关管的高电位端和第三十二储能电感的第一端;第三十二储能电感的第二端作为DCAC模块的接地端和第一交流输出端;第三十四开关管的低电位端接下电容的负极;第三十一开关管的低电位端接第三十二开关管的高电位端和第三十一交流滤波电感的第一端;第三十一交流滤波电感的第二端作为DCAC模块的第二交流输出端，第四交流滤波电容接在DCAC模块的第一交流输出端与第一交流输出端之间；上电容的正极接第三十三开关管的高电位端和第三^•一开关管的高电位端，上电容的负极接DCAC模块的接地端；下电容的正极接上电容的负极，下电容的负极接第三十四开关管的低电位端和第三十二开关管的低电位端;对于组件负极接地的光伏发电系统，上电容为第五直流母线电容，上电容的正极为DCAC模块的直流输入端正极，下电容为第三十三直流滤波电容;对于组^正极接地的光伏发电系统，下电容为第五直流母线电容，下电容的负极为DCAC模块的直流输入端负极，上电容为第三十三直流滤波电容；当上电容端电压大于下电容端电压时，第三十三开关管开通、第三十四开关管关断，上电容通过第三十三开关管给第三十二储能电感充电；第三十三开关管关断时，存储在第三十二储能电感的能量通过三十四开关管的体二极管给下电容充电；上电容端电压小于下电容端电压时，第三十四开关管开通、第三十三开关管关断，下电容通过第三十四开关管给三十二储能电感充电；第三十四开关管关断时，存储在的能量通过三十三开关管的体二极管给上电容充电；通过不断的高频开关工作过程，实现上电容、下电容端电压等电位;交流输出正弦波正半周时，此时第三十一开关管开通、第三十二开关管关断，上电容通过第三十一开关管并经过第三十一交流滤波电感和第四交流滤波电容实现交流逆变输出；第三十一开关管关断时，存储在第三十一交流滤波电感上的能量通过第三十二开关管的体二极管和下电容和实现续流;交流输出正弦波负半周时，第三十一开关管关断而第三十二开关管开通，下电容通过第三十二开关管并经过第三十一交流滤波电感和和第四交流滤波电容而实现交流逆变输出；第三十二开关管关断时，存储在第三十一交流滤波电感上的能量通过上电容和第三十一开关管的体二极管续流。[0016]本发明实施例组件极性接地的三相光伏发电系统能够消除共模漏电流以保证终端用户和运维人员的人身安全。[0017]附图说明]下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。[0018]图1是现有技术全桥逆变器的共模漏电流示意图。[0019]图2a是现有技术无变压器非隔离型H5光伏逆变器的电路图。[0020]图2b是现有技术无变压器非隔离型HERIC光伏逆变器的电路图。[0021]图3是现有技术Karschny逆变器的电路图。[0022]图4是本发明实施例组件极性接地的三相光伏发电系统的原理图。[0023]图5是本发明实施例组件极性接地的单相光伏发电系统的原理图。[0024]图6是本发明负极接地系统的DCDC模块实施例1的电路图。[0025]图7是本发明负极接地系统的DCAC模块实施例1的电路图。[0026]图8是本发明负极接地系统的DCAC模块实施例2的电路图。[0027]图9是本发明负极接地系统的DCAC模块实施例3的电路图。[0028]图10是本发明负极接地系统的DCAC模块实施例4的电路图。[0029]图11是本发明正极接地系统的DCDC模块实施例1的电路图。[0030]图I2是本发明正极接地系统的DCAC模块实施例1的电路图。[0031]图13是本发明正极接地系统的DCAC模块实施例2的电路图。[0032]图14是本发明正极接地系统的DCAC模块实施例3的电路图。[0033]图15是本发明正极接地系统的DCAC模块实施例4的电路图。[0034]图16是本发明实施例负极接地的三相光伏发电系统的电路图。[0035]图I7是本发明实施例正极接地的三相光伏发电系统的电路图。[0036]具体实施方式]本发明实施例组件极性接地的三相光伏发电系统由高性能三相光伏逆变器、组件、升压变压器和三相交流电网构成，属于无变压器非隔离型技术，关键部件为与之配套的高性能三相光伏逆变器，三相光伏逆变器由多个DCDC模块、三个DCAC模块构成，如图4所示。[0037]DCDC模块可适应更宽直流输入电压范围dfDcDC模块能实现光伏系统n路MPPT跟踪;DCAC模块实现直流-交流逆变，并控制交流输出电流以便并网发电或离网应用。升压变压器把逆变器交流输出低压提升至10kV、或35kV电压等，然后并入三相中压电网；不使用升压变压器时，逆变器交流输出连接负载或直接并入三相低压电网，如380v等。[0038]在以下的描述中，对于组件负极接地的光伏发电系统，A端是DCDC模块的输出端负极接地端），B端是DCDC模块的输出端正极，C端是DCDC模块的输入端正极;a端是DCAC模块的输入端负极，b端是DCAC模块的直流输入端正极，c端是DCAC模块的交流输出端。对于组件正极接地的光伏发电系统，A端是DCDC模块的输出端正极接地端），B端是DCDC模块的输出端负极，C端是DCDC模块的输入端负极;a端是DCAC模块的输入端正极，b端是DCAC模块的直流输入端负极，c端是DCAC模块的交流输出端。[0039]如图4所示，对于组件负极接地的光伏发电系统，n个DCDC模块的c端分别连接各自组件正极;B端统一接至直流母线后再连接至DCAC模块的b端，构成DCAC模块的输入;A端与DCAC模块的a端连接至一起，并连接所有组件负极，再与升压变压器n或不接变压器时交流输出的N线一起接地，称之为负极接地系统。三个DCAC模块的c端即为逆变器的三相输出，连接至升压变压器T1的三相输入端，或不接变压器时连接三相负载或直接并入^流低压电网。DCDC模块的C端也可连接至各自组件负极;B端仍然统一接至直流母线后再连接至DCAC模块的b端，构成DCAC模块的输入;而此时把A端及DCAC模块的a端连接至一起，并连接所有组件正极，再与升压变压器T1或不接变压器时交流输出的N线一起接地，称之为正极接地系统。另外，系统中也可使用一个DCDC模块，这样只能实现单路MPPT功能。需要指出的是，这种系统既适用于并网发电，也可用于各种离网型及储能型逆变电源中。[0040]高性能三相光伏逆变器也可改用于组件极性接地的单相光伏发电系统中，只需把三个DCAC模块减为一个，如图5所示的高性能单相光伏逆变器。通过配置DCDC模块数量，可以灵活实现光伏系统单路或多路MPPT功能。与图4相似，单相逆变器也可构成正极、或负极接地系统，基本原理与三相逆变器相似，这里不再重复说明。[0041]因此，高性能三相和单相光伏逆变器可根据组件所接地的极性而构成负极接地系统或正极接地系统，但两种系统内部DCDC模块、DCAC模块的拓扑结构并不完全相同，图6-图10的实施例即用于负极接地系统。[0042]图6所示负极接地系统的DCDC模块实施例中，采用了Boost升压变换器，其中C1为直流滤波电容，L5为Boost储能电感，S9为功率开关管、D9为其体二极管，D10为功率二极管，D11为低频旁路二极管，C2为直流母线电容。这种变换器对外具有A、B、C端口，分别对应于图4、图5的A、B、C端口。直流输入电压小于输出电压情况下，S9开通时、L5储能，输出能量由C2提供;S9关断时，存储在L5上的能量通过D10向输出释放并给C2充电，功率开关管S9的开通或关断指令来自于控制电路或MCU微控制器）。直流输入电压大于输出电压情况下，变换器通过D11实现旁路功能。需要指出的是，DCDC变换器的开关频率一般较高，因此功率开关管可使用M0SFET金属氧化物场效应晶体管），开关频率较低时则可使用IGBT绝缘栅双极性晶体管），而功率二极管采用快恢复或SiC碳化娃等类型。DCDC模块的内部拓扑结构既可使用上述Boost升压变换器，也可使用Buck降压变换器，还可使用其他各种类型隔离型、或非隔离型DCDC变换器。[0043]图7所示负极接地系统的DCAC模块实施例1中，采用了飞跨电容和全桥逆变电路无死区技术，其中C5为直流母线电容，31、32、83、54、55为功率开关管，01、02、03、04、05分别为其体二极管，C3为飞跨电容，De、D7为功率二极管，L1、L2为交流滤波电感，C4为交流滤波电容。本实施例对外具有a、b、c端口，分别与图4、图5的a、b、c端电气连接。交流输出正弦波正半周时，此时S1、S3、S4开通、而S2、S5关断，C5通过S1、S3的体二极管D3给C3充电，同时通过SI、S4并经过LI、C4滤波而实现交流逆变输出，此时逆变桥臂中点d对a端的电压值与C5端电压等电位而以“+1”指代;S4关断时，C5继续通过S1、S3的体二极管D3给C3充电，同时存储在L1上的能量通过S3、D7实现续流，此时d对a端的电压值为零而以“0”指代。交流输出正弦波负半周时，S1、S3、S4关断而S2、S5开通，C3的存储能量通过S2、S5并经过L2、C4滤波而实现交流逆变输出，此时逆变桥臂中点e对a端的电压值与C3端电压相反而以“-1”指代;S5关断时，存储在L2的能量通过S2、D6实现续流，此时e对a端的电压值为零而以“0”指代。S1、S3开通时，C3本质上与C5为并联连接，因而可降低直流母线电流纹波。同时，逆变桥臂中点d和e对a端产生“+1”、“0”、“-1”三种电平，因而实现逆变电路的三电平输出。[0044]由前述可见，交流输出正弦波正半周时，功率开关管S1、S3仅为工频低频开关工作而可使用IGBT器件，S4在此期间为高频工作而可使用M0SFET，开关频率较低时也可使用IGBT，D7在此期间也为高频工作而可采用快恢复或SiC碳化娃等类型;交流输出正弦波负半周时，功率开关管S2仅为工频低频开关工作而可使用IGBT器件，S5在此期间为高频工作而可使用M0SFET，开关频率较低时也可使用IGBT，D6在此期间也为高频工作而可采用快恢复或SiC碳化硅等类型。同时，由于功率开关管及其体二极管的双向导电性，明显地这个DCAC模块可实现能量的双向流动，从而系统具有有功输出和无功补偿能力。由S4和D7、或S5和D6分别构成的同一个逆变桥臂中，内部仅由功率开关管和功率二极管串联连接、而不存在开关管直接串联，也称为无死区技术，这种方式可消除开关直通风险、提高工作可靠性。五个功率开关管和两个功率二极管均为半个工频周期工作，其中两个功率开关管、两个功率二极管在半个工频周期内高频开关工作，另外功率回路只有两个功率管开通，从而降低功率损耗、提高转换效率，同时降低功率器件热应力、进一步提高工作可靠性。功率开关管开通或关断指令来自于控制电路或MCU微控制器），通过采用单极性SPWM调制实现输出的“+1”、“0”、“-1”三种电平，从而降低了内部无源器件如电感、电容的大小和体积、减轻了逆变器重量，并且进一步提高转换效率。DCAC模块的a端即交流输出N线与组件负极直接连接，完全消除共模漏电流、提高系统安全性。同时，内部电路的高频管使用M0SFET、而工频管使用IGBT，在一定程度上降低了DCAC模块成本。[0045]图8所示负极接地系统的DCAC模块实施例2中，采用了双向Buck-Boost变换器和高频开关电路无死区技术，其中C5为直流母线电容，S1、S2、S3、S4为功率开关管，D1、D2、D3、D4分别为其体二极管，C3为直流滤波电容，〇5、06、07、08为功率二极管儿1丄3为交流滤波电感，C4为交流滤波电容，L2、L4为Buck-Boost储能电感。53、34、07、08丄2丄4构成双向^1〇1^-Boost变换器，05、03、31、32、05、〇6儿1丄3、04构成半桥逆变电路。这个实施例对外具有、13、c端口，分别与图4、图5的a、b、c端电气连接。C5端电压大于C3端电压时，此时S3开通、而S4关断，C5通过S3给L2充电；S3关断时，存储在L2的能量通过D8给C3充电。反之C5端电压小于C3端电压时，此时S4开通、而S3关断，C3通过S4给L4充电；S4关断时，存储在L4的能量通过D7给C5充电。从而通过不断的高频开关工作过程，最终实现C5、C3端电压等电位，这也是半桥逆变电路有效工作的前提条件，最终可实现半桥逆变电路注入负载或交流电网更小的直流电流分量。交流输出正弦波正半周时，此时S1开通、而S2关断，C5通过S1并经过L1、C4滤波而实现交流逆变输出；S1关断时，存储在L1上的能量通过C3、D6实现续流。交流输出正弦波负半周时，S1关断而S2开通，C3通过S2并经过L3、C4滤波而实现交流逆变输出；S2关断时，存储在L3的能量通过C5、D5实现续流。[0046]由前述可见，功率开关管全部为高频工作而可使用M0SFET，开关频率较低时也可使用IGBT，功率二极管也全部为高频工作而可采用快恢复或SiC碳化硅等类型。同时，由于功率开关管及其体二极管的双向导电性，明显地这个DCAC模块可实现能量的双向流动，从而系统具有有功输出和无功补偿能力。由S1和D6、S2和D5、或S3和D8、S4和D7分别构成的同一个逆变桥臂、或变换器桥臂中，内部仅由功率开关管和功率二极管串联连接、而不存在开关管直接串联，这种方式可消除开关直通风险、提高工作可靠性。半桥逆变电路的功率开关管和功率二极管均为半个工频周期工作，并在半个工频周期内高频开关工作，且双向Buck-Boost变换器的功率开关管和功率二极管根据C5、C3端电压状况分别工作，另外功率回路只有一个功率管开通，从而降低功率损耗、提高转换效率，同时降低功率器件热应力、进一步提高工作可靠性。功率开关管开通或关断指令来自于控制电路或MCU微控制器），半桥逆变电路采用单极性SPWM调制从而进一步提高转换效率。DCAC模块的a端即交流输出N线与组件负极直接连接，完全消除共模漏电流、提高系统安全性。[0047]图7所示的实施例可进一步简化，去掉无死区技术，从而构成图9所示负极接地系统的DCAC模块实施例3,其中C5为直流母线电容，31、32、33、34、35为功率开关管，01、02、D3、D4、D5分别为其体二极管，C3为飞跨电容，L1为交流滤波电感，C4为交流滤波电容。这个实施例对外具有a、b、c端口，分别与图4、图5的a、b、c端电气连接。交流输出正弦波正半周时，此时S1、S3、S4开通、而S2、S5关断，C5通过S1、S3的体二极管D3给C3充电，同时通过S1、S4并经过L1、C4滤波而实现交流逆变输出，此时逆变桥臂中点d对a端的电压值与C5端电压等电位而以“+1”指代;S4关断时，C5继续通过S1、S3的体二极管D3给C3充电，同时存储在L1上的能量通过S3、S5的体二极管D5实现续流，此时d对a端的电压值为零而以“0”指代。交流输出正弦波负半周时，S1、S3、S4关断而S2、S5开通，C3的存储能量通过S2、S5并经过LI、C4滤波而实现交流逆变输出，此时逆变桥臂中点d对a端的电压值与C3端电压相反而以“-1”指代；S5关断时，存储在L1的能量通过S2、S4的体二极管D4实现续流，此时d对a端的电压值为零而以“0”指代。SI、S3开通时，C3本质上与C5为并联连接，因而可降低直流母线电流纹波。同时，逆变桥臂中点d对a端产生“+1”、“0”、“-1”三种电平，因而实现逆变电路的三电平输出。[0048]由前述可见，交流输出正弦波正半周时，功率开关管S1、S3仅为工频低频开关工作而可使用IGBT器件，S4在此期间为高频工作而可使用M0SFET，开关频率较低时也可使用IGBT;交流输出正弦波负半周时，功率开关管S2仅为工频低频开关工作而可使用IGBT器件，S5在此期间为高频工作而可使用M0SFET，开关频率较低时也可使用IGBT。同时，由于功率开关管及其体二极管的双向导电性，明显地这个DCAC模块可实现能量的双向流动，从而系统具有有功输出和无功补偿能力。五个功率开关管均为半个工频周期工作，其中两个功率开关管在半个工频周期内高频开关工作，另外功率回路只有两个功率管开通，从而降低功率损耗、提高转换效率，同时降低功率器件热应力、提高工作可靠性。功率开关管开通或关断指令来自于控制电路或MOT微控制器），通过采用单极性SPWM调制实现输出的“+1，，、“〇，，、“_1”三种电平，从而降低了内部无源器件如电感、电容的大小和体积、减轻了逆变器重量，并且进一步提高转换效率。DCAC模块的a端即交流输出~线与组件负极直接连接，完全消除共模漏电流、提高系统安全性。同时，内部电路的高频管使用M0SFET、而工频管使用IGBT，在一定程度上降低了DCAC模块成本。[0049]图8所示的实施例可进一步简化，去掉无死区技术，从而构成图10所示负极接地系统的DCAC模块实施例4，其中C5为直流母线电容，SI、S2、S3、S4为功率开关管，Dl、D2、D3、D4分别为其体二极管，C3为直流滤波电容，L1为交流滤波电感，C4为交流滤波电容，L2为Buck-Boost储能电感。S3、S4、L2构成双向Buck-Boost变换器，C5、C3、S1、S2、L1、C4构成半桥逆变电路。这个实施例对外具有a、b、c端口，分别与图4、图5的a、b、c端电气连接。C5端电压大于C3端电压时，此时S3开通、而S4关断，C5通过S3给L2充电；S3关断时，存储在L2的能量通过D4给C3充电。反之C5端电压小于C3端电压时，此时S4开通、而S3关断，C3通过S4给L2充电；S4关断时，存储在L2的能量通过D3给C5充电。从而通过不断的高频开关工作过程，最终实现C5、C3端电压等电位，这也是半桥逆变电路有效工作的前提条件，最终可实现半桥逆变电路注入负载或交流电网更小的直流电流分量。交流输出正弦波正半周时，此时S1开通、而S2关断，C5通过S1并经过LI、C4滤波而实现交流逆变输出；S1关断时，存储在L1上的能量通过C3、S2的体二极管D2实现续流。交流输出正弦波负半周时，S1关断而S2开通，C3通过S2并经过L1、C4滤波而实现交流逆变输出；S2关断时，存储在L1的能量通过C5、S1的体二极管D1实现续流。[0050]由前述可见，功率开关管全部为高频工作而可使用M0SFET，开关频率较低时也可使用IGBT。同时，由于功率开关管及其体二极管的双向导电性，明显地这个DCAC模块可实现能量的双向流动，从而系统具有有功输出和无功补偿能力。半桥逆变电路的功率开关管和功率二极管均为半个工频周期工作，并在半个工频周期内高频开关工作，且双向Buck-Boost变换器的功率开关管根据C5、C3端电压状况分别工作，另外功率回路只有一个功率管开通，从而降低功率损耗、提高转换效率，同时降低功率器件热应力、提高工作可靠性。功率开关管开通或关断指令来自于控制电路或MCU微控制器），半桥逆变电路采用单极性SPWM调制从而进一步提高转换效率。DCAC模块的a端即交流输出N线与组件负极直接连接，完全消除共模漏电流、提高系统安全性。[0051]由前述可知，高性能三相和单相光伏逆变器需要根据实际应用而构成正极接地系统，但其内部DCDC模块、和DCAC模块的拓扑结构与负极接地系统并不完全相同，图11-图15的实施例即用于正极接地系统。[0052]图11所示正极接地系统的DCDC模块实施例中，采用了另一种负压输出Boost升压变换器，其中C1为直流滤波电容，L5为Boost储能电感，S9为功率开关管、D9为其体二极管，D10为功率二极管，D11为低频旁路二极管，C2为直流母线电容。这种变换器对外具有A、B、C端口，分别与图4、图5的A、B、C端电气连接。直流输入电压小于输出电压情况下，S9开通时、L5储能，输出能量由C2提供;S9关断时，存储在L5上的能量通过D10向输出释放并给C2充电，功率开关管S9的开通或关断指令来自于控制电路或MCU微控制器）。直流输入电压大于输出电压情况下，变换器通过Dl1实现旁路功能。需要指出的是，DCDC变换器的开关频率一般较高，因此功率开关管可使用M0SFET金属氧化物场效应晶体管），开关频率较低时则可使用IGBT绝缘栅双极性晶体管），而功率二极管采用快恢复或SiC碳化娃等类型。DCDC模块的内部拓扑结构既可使用上述负压输出Boost升压变换器，也可使用负压输出Buck降压变换器，还可使用其他各种类型隔离型、或非隔离型DCDC变换器。[0053]图12所示正极接地系统的DCAC模块实施例1中，同样采用了飞跨电容和全桥逆变电路无死区技术，其中⑶为直流母线电容，31、3243、5445为功率开关管，01、02、03、04、05分别为其体二极管，C3为飞跨电容，D6、D7为功率二极管，L1、L2为交流滤波电感，C4为交流滤波电容。这个实施例对外具有a、b、c端口，分别与图4、图5的a、b、c端电气连接。交流输出正弦波负半周时，此时S1、S3、S5开通、而S2、S4关断，C5通过S1、S3的体二极管D3给C3充电，同时通过SI、S5并经过L2、C4滤波而实现交流逆变输出，此时逆变桥臂中点e对a端的电压值与C5端电压相反而以“-1”指代;S5关断时，C5继续通过S1、S3的体二极管D3给C3充电，同时存储在L2上的能量通过S3、D6实现续流，此时e对a端的电压值为零而以“0”指代。交流输出正弦波正半周时，S1、S3、S5关断而S2、S4开通，C3的存储能量通过S2、S4并经过L1、C4滤波而实现交流逆变输出，此时逆变桥臂中点d对a端的电压值与C3端电压等电位而以“+1”指代；S4关断时，存储在L1的能量通过S2、D7实现续流，此时d对a端的电压值为零而以“0”指代。S1、S3开通时，C3本质上与C5为并联连接，因而可降低直流母线电流纹波。同时，逆变桥臂中点d和e对a端产生“+1”、“0”、“-1”三种电平，因而实现逆变电路的三电平输出。[0054]由前述可见，交流输出正弦波负半周时，功率开关管S1、S3仅为工频低频开关工作而可使用IGBT器件，S5在此期间为高频工作而可使用M0SFET，开关频率较低时也可使用IGBT，D6在此期间也为高频工作而可采用快恢复或SiC碳化娃等类型;交流输出正弦波正半周时，功率开关管S2仅为工频低频开关工作而可使用IGBT器件，S4在此期间为高频工作而可使用M0SFET，开关频率较低时也可使用IGBT，D7在此期间也为高频工作而可采用快恢复或SiC碳化硅等类型。同时，由于功率开关管及其体二极管的双向导电性，明显地这个DCAC模块可实现能量的双向流动，从而系统具有有功输出和无功补偿能力。由S4和D7、或S5和D6分别构成的同一个逆变桥臂中，内部仅由功率开关管和功率二极管串联连接、而不存在开关管直接串联，也称为无死区技术，这种方式可消除开关直通风险、提高工作可靠性。五个功率开关管和两个功率二极管均为半个工频周期工作，其中两个功率开关管、两个功率二极管在半个工频周期内高频开关工作，另外功率回路只有两个功率管开通，从而降低功率损耗、提高转换效率，同时降低功率器件热应力、进一步提高工作可靠性。功率开关管开通或关断指令来自于控制电路或MCU微控制器），通过采用单极性SPWM调制实现输出的“+1”、“0”、“-1”三种电平，从而降低了内部无源器件如电感、电容的大小和体积、减轻了逆变器重量，并且进一步提高转换效率。DCAC模块的a端即交流输出N线与组件正极直接连接，完全消除共模漏电流、提高系统安全性。同时，内部电路的高频管使用MOSFET、而工频管使用IGBT，在一定程度上降低了DCAC模块成本。[0055]图13所示正极接地系统的DCAC模块实施例2中，同样采用了双向Buck-Boost变换器和高频开关电路无死区技术，其中C5为直流母线电容，31、32、33、34为功率开关管，01、D2、D3、D4分别为其体二极管，C3为直流滤波电容，05、06、07、08为功率二极管儿1丄3为交流滤波电感，C4为交流滤波电容，L2、L4为Buck-Boost储能电感。53、34、07、08丄2丄4构成双向Buck-Boost变换器，05、：3、3142、05、06、11丄3、04构成半桥逆变电路。这个实施例对外具有a、b、c端口，分别与图4、图5的a、b、c端电气连接。C5端电压大于C3端电压时，此时S4开通、而S3关断，C5通过S4给L4充电；S4关断时，存储在L4的能量通过D7给C3充电；反之C5端电压小于C3端电压时，此时S3开通、而S4关断，C3通过S3给L2充电；S3关断时，存储在L2的能量通过D8给C5充电。从而通过不断的高频开关工作过程，最终实现C5、C3端电压等电位，这也是半桥逆变电路有效工作的前提条件，最终可实现半桥逆变电路注入负载或交流电网更小的直流电流分量。交流输出正弦波正半周时，此时S1开通、而S2关断，C3通过S1并经过L1、C4滤波而实现交流逆变输出；S1关断时，存储在L1上的能量通过C5、D6实现续流。交流输出正弦波负半周时，S1关断而S2开通，C5通过S2并经过L3、C4滤波而实现交流逆变输出；S2关断时，存储在L3的能量通过C3、D5实现续流。[0056]由前述可见，功率开关管全部为高频工作而可使用M0SFET，开关频率较低时也可使用IGBT，功率二极管也全部为高频工作而可采用快恢复或SiC碳化硅等类型。同时，由于功率开关管及其体二极管的双向导电性，明显地这个DCAC模块可实现能量的双向流动，从而系统具有有功输出和无功补偿能力。由S1和D6、S2和D5、或S3和D8、S4和D7分别构成的同一个逆变桥臂、或变换器桥臂中，内部仅由功率开关管和功率二极管串联连接、而不存在开关管直接串联，这种方式可消除开关直通风险、提高工作可靠性。半桥逆变电路的功率开关管和功率二极管均为半个工频周期工作，并在半个工频周期内高频开关工作，且双向Buck-Boost变换器的功率开关管和功率二极管根据C5、C3端电压状况分别工作，另外功率回路只有一个功率管开通，从而降低功率损耗、提高转换效率，同时降低功率器件热应力、进一步提高工作可靠性。功率开关管开通或关断指令来自于控制电路或MCU微控制器），半桥逆变电路采用单极性SPWM调制从而进一步提高转换效率。DCAC模块的a端即交流输出N线与组件正极直接连接，完全消除共模漏电流、提高系统安全性。[0057]图12所示的实施例可进一步简化，去掉无死区技术，从而构成图14所示正极接地系统的DCAC模块实施例3，其中C5为直流母线电容，SI、S2、S3、S4、S5为功率开关管，Dl、D2、D3、D4、D5分别为其体二极管，C3为飞跨电容，L1为交流滤波电感，C4为交流滤波电容。这个实施例对外具有a、b、c端口，分别与图4、图5的a、b、c端电气连接。交流输出正弦波负半周时，此时S1、S3、S5开通、而S2、S4关断，C5通过S1、S3的体二极管D3给C3充电，同时通过S1、S5并经过L1、C4滤波而实现交流逆变输出，此时逆变桥臂中点d对a端的电压值与C5端电压相反而以“-1”指代;S5关断时，C5继续通过SI、S3的体二极管D3给C3充电，同时存储在L1上的能量通过S3、D4实现续流，此时d对a端的电压值为零而以“〇”指代。交流输出正弦波正半周时，S1、S3、S5关断而S2、S4开通，C3的存储能量通过S2、S4并经过LI、C4滤波而实现交流逆变输出，此时逆变桥臂中点d对a端的电压值与C3端电压等电位而以“+1”指代;S4关断时，存储在L1的能量通过S2、D5实现续流，此时d对a端的电压值为零而以“0”指代。S1、S3开通时，C3本质上与C5为并联连接，因而可降低直流母线电流纹波。同时，逆变桥臂中点d对a端产生“+1”、“0”、“-1”三种电平，因而实现逆变电路的三电平输出。[0058]由前述可见，交流输出正弦波负半周时，功率开关管S1、S3仅为工频低频开关工作而可使用IGBT器件，S5在此期间为高频工作而可使用M0SFET，开关频率较低时也可使用IGBT;交流输出正弦波正半周时，功率开关管S2仅为工频低频开关工作而可使用IGBT器件，S4在此期间为高频工作而可使用M0SFET，开关频率较低时也可使用IGBT。同时，由于功率开关管及其体二极管的双向导电性，明显地这个DCAC模块可实现能量的双向流动，从而系统具有有功输出和无功补偿能力。五个功率开关管均为半个工频周期工作，其中两个功率开关管在半个工频周期内高频开关工作，另外功率回路只有两个功率管开通，从而降低功率损耗、提高转换效率，同时降低功率器件热应力、提高工作可靠性。功率开关管开通或关断指令来自于控制电路或M⑶微控制器），通过采用单极性SPWM调制实现输出的“+1”、“〇，’、“-1”三种电平i从而降低了内部无源器件如电感、电容的大小和体积、减轻了逆变器重量，并且进一步提高转换效率。DCAC模块的a端即交流输出^^线与组件正极直接连接，完全消除共模漏电流、提高系统安全性。同时，内部电路的高频管使用MOSFET、而工频管使用IGBT，在一定程度上降低了DCAC模块成本。[0059]图13所示的实施例可进一步简化，去掉无死区技术，从而构成图15所示正极接地系统的0：“：模块实施例4，其中05为直流母线电容，31、32、53、34为功率开关管，01、02、03、D4分别为其体二极管，C3为直流滤波电容，L1为交流滤波电感，C4为交流滤波电容，L2为Buck-Boost储能电感。S3、S4、L2构成双向Buck-Boost变换器，C5、C3、S1、S2、L1、C4构成半桥逆变电路。这个实施例对外具有a、b、c端口，分别与图4、图5的a、b、c端电气连接。C5端电压大于C3端电压时，此时S4开通、而S3关断，C5通过S4给L2充电；S4关断时，存储在L2的能量通过D3给C3充电；反之C5端电压小于C3端电压时，此时S3开通、而S4关断，C3通过S3给L2充电；S3关断时，存储在L2的能量通过D4给C5充电。从而通过不断的高频开关工作过程，最终实现C5、C3端电压等电位，这也是半桥逆变电路有效工作的前提条件，最终可实现半桥逆变电路注入负载或交流电网更小的直流电流分量。交流输出正弦波正半周时，此时S1开通、而S2关断，C3通过S1并经过LI、C4滤波而实现交流逆变输出；S1关断时，存储在L1上的能量通过C5、D2实现续流。交流输出正弦波负半周时，S1关断而S2开通，C5通过S2并经过L1、C4滤波而实现交流逆变输出;S2关断时，存储在L1的能量通过C3、D1实现续流。[0060]由前述可见，功率开关管全部为高频工作而可使用M0SFET，开关频率较低时也可使用IGBT，功率二极管也全部为高频工作而可采用快恢复或SiC碳化硅）等类型。同时，由于功率开关管及其体二极管的双向导电性，明显地这个DCAC模块可实现能量的双向流动，从而系统具有有功输出和无功补偿能力。半桥逆变电路的功率开关管和功率二极管均为半个工频周期工作，并在半个工频周期内高频开关工作，且双向Buck-Boost变换器的功率开关管和功率二极管根据C5、C3端电压状况分别工作，另外功率回路只有一个功率管开通，从而降低功率损耗、提高转换效率，同时降低功率器件热应力、进一步提高工作可靠性。功率开关管开通或关断指令来自于控制电路或MCU微控制器），半桥逆变电路采用单极性SPWM调制从而进一步提高转换效率。DCAC模块的a端即交流输出N线与组件正极直接连接，完全消除共模漏电流、提高系统安全性。[0061]结合图4、图6及图7,可得到本发明实施例负极接地的三相光伏发电系统如图16所示，使用了n个DCDC模块以实现光伏系统n路MPPT跟踪，同时使用了三个DCAC模块以实现三相交流输出，DCAC模块的交流输出中性线与光伏组件、组串或阵列负极相连后接地。类似图5，可减少DCAC模块而得到负极接地的单相光伏发电系统。[0062]结合图4、图11及图I2,可得到本发明实施例正极接地的三相光伏发电系统如图17所示，使用了n个负压输出的DCDC模块以实现光伏系统n路MPPT跟踪，同时使用了三个DCAC模块以实现三相交流输出，DCAC模块的交流输出中性线与光伏组件、组串或阵列正极相连后接地。类似图5,可减少DCAC模块而得到负极接地的单相光伏发电系统。[0063]本发明以上实施例提出的组件极性接地的光伏发电系统属于无变压器非隔离的光伏发电系统，关键部件为与之配套的高性能光伏逆变器，其由DCDC模块和DCAC模块构成。DCDC模块可适应更宽直流输入电压范围，并实现光伏MPPT跟踪。DCAC模块的交流输出中性线与组件负极或正极相连后接地，内部功率开关管一部分工作于高频、另一部分工作于工频低频，高频管使用M0SFET、而工频管使用IGBT，并采用单极性SPWM调制以输出三电平，同时逆变桥臂中功率开关管与功率二极管的连接方式可消除开关直通风险。能根据实际需要灵活配置DCDC和DCAC模块数量，可实现光伏系统多路MPPT功能，并适用于单相和三相光伏发电系统。完全消除共模漏电流以担保终端用户和运维人员的绝对人身安全;具有针对各类晶硅、薄膜等组件的普适性，改进组件PID效应以提高光伏系统发电量，并在雨天和潮湿环境下防止逆变器保护停机；同时拓扑结构实现输出为三电平，从而提高转换效率、减小内部无源器件体积和重量;另外提高了系统工作的可靠性、降低系统成本、改善输出电流波形质量、减小电磁干扰。因此，这种系统安全性更好、转换效率更高、成本更低，适用于各种并网型、离网型及储能型逆变电源中。[0064]本发明以上实施例的组件极性接地的光伏发电系统属于无变压器非隔离型光伏发电系统，主要具有以下优点和效果：1、DCAC模块的交流输出中性线与组件负极、或正极相连后接地，完全消除共模漏电流以担保终端用户和运维人员的绝对人身安全；2、完全消除共模漏电流的同时也改善输出电流波形质量、减小电磁干扰；3、具有针对各类晶硅、薄膜组件的普适性，改进组件PID效应以提高系统发电量，并在下雨天和潮湿环境下防止逆变器保护停机；4、单极性SPWM调制实现逆变器输出为三电平，从而提高转换效率、减小内部无源器件的体积和重量；5、内部功率开关管一部分工作于高频、另一部分工作于工频，高频管使用MOSFET、而工频管使用IGBT，从而降低系统成本；6、逆变桥臂中功率开关管与功率二极管的连接方式可消除开关直通风险，及功率器件工频半周期工作降低热应力，从而提高逆变器工作可靠性；7、能根据实际需要灵活配置DCDC和DCAC模块数量，以适应更宽直流输入电压范围，可实现光伏多路MPPT跟踪，并适用于单相和三相光伏发电系统。

权利要求：1.一种组件极性接地的光伏发电系统，其特征在于，包括至少一个组件、与组件数量相同的DCDC模块和至少一个DCAC模块;组件的一端接地，另一端接对应的DCDC模块的输入端;DCDC模块的一个输出端接直流母线，另一个输出端接地;DCAC模块的一个输入端接直流母线，另一个输入端接地;DCAC模块的一个交流输出端接地。2.根据权利要求1所述的组件极性接地的光伏发电系统，其特征在于，包括至少一个所述的组件和三个所述的DCAC模块和和三相升压变压器，三个所述的DCAC模块组成三相光伏逆变器;三相光伏逆变器的三个交流输出端分别接对应的三相升压变压器原边绕组，三相升压变压器原边绕组的中性点接地。3.根据权利要求2所述的组件极性接地的光伏发电系统，其特征在于，组件极性接地的光伏发电系统包括组件负极接地的光伏发电系统和组件正极接地的光伏发电系统;对于组件负极接地的光伏发电系统，组件的正极接对应的DCDC模块输入端的正极;DCDC模块输出端的正极接直流母线，输出端的负极接地;DCAC模块输入端的正极接直流母线，输入端的负极接地;对于组件正极接地的光伏发电系统，组件的负极接对应的DCDC模块输入端的负极;DCDC模块输出端的负极接直流母线，正极接地;DCAC模块输入端的负极接直流母线，输入端的正极接地。4.根据权利要求1所述的组件极性接地的光伏发电系统，其特征在于，DCDC模块为升压变换器，包括第一直流滤波电容，升压电感，升压开关管、升压二极管、第一直流母线电容和旁路二极管，第一直流滤波电容接在DCDC模块输入端的正极与负极之间，第一直流母线电容接在DCDC模块输出端的正极与负极之间；对于组件负极接地的光伏发电系统，升压电感的第一端接DCDC模块输入端的正极，第二端接升压二极管的阳极，升压二极管的阴极接DCDC模块输出端的正极;升压开关管的高电位端接升压电感的第二端，低电位端接DCDC模块输入端的负极;旁路二极管的阳极接升压电感的第一端，阴极接升压二极管的阴极；对于组件正极接地的光伏发电系统，升压电感的第一端接DCDC模块输入端的负极，第二端接升压二极管的阴极，升压二极管的阳极接DCDC模块输出端的负极;升压开关管的低电位端接升压电感的第二端，高电位端接DCDC模块输入端的正极;旁路二极管的阴极接升压电感的第一端，阳极接升压二极管的阳极;直流输入电压低于输出电压情况下，升压开关管开通时、升压电感储能，输出能量由第一直流母线电容提供;升压开关管关断时，存储在升压电感上的能量通过升压二极管释放给输出端，并给第一直流母线电容充电；直流输入电压大于输出电压情况下，变换器通过旁路二极管实现旁路功能。5.根据权利要求1所述的组件极性接地的光伏发电系统，其特征在于，DCAC模块包括第二直流母线电容、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第一飞跨电容，第六二极管、第七二极管、第一交流滤波电感、第二交流滤波电感和第一交流滤波电谷，弟一•开关官的尚电位端接第四开关管的尚电位端和第六二极管的阴极，第二开关管的低电位端接第三开关管的高电位端;第三开关管的低电位端接第七二极管的阳极和第五开关管的低电位端，第七二极管的阴极接第四开关管的低电位端，第五开关管的高电位端接第六二极管的阳极;第一飞跨电容接在第二开关管的高电位端与第三开关管的低电位端之间；第一交流滤波电感的第一端接第四开关管的低电位端，第一交流滤波电感的第二端接第二交流滤波电感的第二端，第二交流滤波电感的第一端接第五开关管的高电位端；第一交流滤波电容的第一端接第一交流滤波电感的第二端，第一交流滤波电容的第二端接DCAC模块的直流输入端并接地，第二直流母线电容接在DCAC模块直流输入的非接地端与第二开关管的低电位端之间；对于组件负极接地的光伏发电系统，第三开关管包括体二极管，第一开关管的高电位端接DCAC模块直流输入的正极，低电位端接第二开关管的高电位端，第二开关管的低电位端接DCAC模块直流输入的负极并接地;对于组件正极接地的光伏发电系统，第二开关管包括体二极管，第一开关管的低电位端接DCAC模块直流输入的负极，高电位端接第三开关管的低电位端，第三开关管的高电位端接DCAC模块直流输入的正极并接地。6.根据权利要求5所述的组件极性接地的光伏发电系统，其特征在于，对于组件负极接地的光伏发电系统，DCAC模块交流输出正弦波正半周时，第一开关管、第三开关管和第四开关管开通，第二开关管和第五开关管关断，第二直流母线电容通过第一开关管和第三开关管的体二极管给第一飞跨电容充电，同时通过第一开关管和第四开关管并经过第一交流滤波电感和第一交流滤波电容实现交流逆变输出；第四开关管关断时，第二直流母线电容继续通过第一开关管和第三开关管的体二极管给第一飞跨电容充电，同时存储在第一交流滤波电感上的能量通过第三开关管和第七二极管实现续流;DCAC模块交流输出正弦波负半周时，第一开关管、第三开关管和第四开关管关断，第二开关管和第五开关管开通，第一飞跨电容的存储能量通过第二开关管和第五开关管并经过第二交流滤波电感和第一交流滤波电容实现交流逆变输出；第五开关管关断时，存储在第二交流滤波电感上的能量通过第二开关管和第六二极管实现续流；对于组件正极接地的光伏发电系统，[：4：模块交流输出正弦波负半周时，第一开关管、第二开关管和第五开关管开通，第三开关管、第四开关管关断，第二直流母线电容通过第二开关管的体二极管和第一开关管给第一飞跨电容充电，同时通过第一开关管、第五开关管并经过第二交流滤波电感和第一交流滤波电容实现交流逆变输出；第五开关管关断时，第二直流母线电容继续通过第二开关管的体二极管和第一开关管给第一飞跨电容充电，同时存储在第二交流滤波电感上的能量通过第二开关管和第六二极管实现续流;DCAC模块交流输出正弦波正半周时，第二开关管、第一开关管和第五开关管关断，第三开关管和第四开关管开通，第一飞跨电容存储的能量通过第三开关管、第四开关管并经过第一交流滤波电感和第一交流滤波电容实现交流逆变输出；第四开关管关断时，存储在第一交流滤波电感的能量通过第三开关管、第七二极管续流。7.根据权利要求1所述的组件极性接地的光伏发电系统，其特征在于，DCA〇^块包括双向Buck-Boost变换器和半桥逆变电路，双向Buck-Boost变换器包括第十三开关管、第十四开关管、第十七二极管、第十八二极管、第十二储能电感和第十四储能电感，半桥逆变电路包括上电容、下电容、第^^一开关管、第十二开关管、第十五二极管、第十六二极管、第十一交流滤波电感、第十三交流滤波电感和第二交流滤波电容;第十三开关管的高电位端接第十七二极管的阴极，低电位端接第十八二极管的阴极和第十二储能电感的第一端;第十四开关管的高电位端接第十七二极管的阳极和第十四储能电感的第一端，低电位端接第十八二极管的阳极;第十二储能电感的第二端作为DCAC模块的接地端和第一交流输出端，接第十四储能电感的第二端;第十一开关管的高电位端接第十五二极管的阴极，低电位端接第十六二极管的阴极和第十一交流滤波电感的第一端;第十二开关管的高电位端接第十五一极管的阳极和第十二交流滤波电感的第一端，低电位端接第十六二极管的阳极;第十一交流滤波电感的第二端作为DCAC模块的第二交流输出端，接第十三交流滤波电感的第二端;第二交流滤波电容接在DCAC模块的第一交流输出端与第二交流输出端之间;上电容的正极接第十三开关管的高电位端和第十一开关管的高电位端，上电容的负极接DCAC模块的接地端;下电容的正极接上电容的负极，下电容的负极接第十四开关管的低电位端和第十二开关管的低电位端。8.根据权利要求7所述的组件极性接地的光伏发电系统，其特征在于，对于组件负极接地的光伏发电系统，上电容为第三直流母线电容，上电容的正极为DCAC模块的直流输入端正极，下电容为第十三直流滤波电容;对于组件正极接地的光伏发电系统，下电容为第三直流母线电容，下电容的负极为DCAC模块的直流输入端负极，上电容为第十三直流滤波电容；当上电容端电压大于下电容端电压时，第十三开关管开通、第十四开关管关断，上电容通过第十三开关管给第十二储能电感充电；第十三开关管关断时，存储在第十二储能电感的能量通过第十八二极管给下电容充电；上电容端电压小于下电容端电压时，第十四开关管开通、第十三开关管关断，下电容通过第十四开关管给第十四储能电感充电;第十四开关管关断时，存储在第十四储能电感的能量通过第十七二极管给上电容充电；通过不断的高频开关工作过程，实现上电容、下电容端电压等电位;交流输出正弦波正半周时，此时第十一开关管开通、第十二开关管关断，上电容通过第十一开关管并经过第十一交流滤波电感和第二交流滤波电容实现交流逆变输出；第十一开关管关断时，存储在第十一交流滤波电感上的能量通过下电容和第十六二极管实现续流;交流输出正弦波负半周时，第十一开关管关断而第十二开关管开通，下电容通过第十二开关管并经过第十三交流滤波电感、第二交流滤波电容而实现交流逆变输出；第十二开关管关断时，存储在第十三交流滤波电感的能量通过上电容和第十五二极管续流。9.根据权利要求1所述的组件极性接地的光伏发电系统，其特征在于，DCAC模块包括第四直流母线电容、第二十一开关管、第二十二开关管、第二十三开关管、第二十四开关管、第二十五开关管、第二十三飞跨电容、第二十一交流滤波电感和第三交流滤波电容，第二十四开关管和第二十五开关管各包括体二极管;第二十二开关管的高电位端接第二十四开关管的高电位端，第二十二开关管的低电位端接第二十三开关管的高电位端;第二十三开关管的低电位端接第二十五开关管的低电位端，第二十四开关管的低电位端接第二十五开关管的高电位端和第二十一交流滤波电感的第一端;第二十三飞跨电容接在第二十二开关管的高电位端与第二十三开关管的低电位端之间；第三交流滤波电容的第一端作为DCAC模块的第一交流输出端，接第二十一交流滤波电感的第二端，第三交流滤波电容的第二端作为DCAC模块的第二交流输出端，接DCAC模块直流输入端的接地端;第四直流母线电容接在DCAC模块直流输入的非接地端与第二十二开关管的低电位端之间；对于组件负极接地的光伏发电系统，第二十三开关管包括体二极管，第二i^一开关管的高电位端接DCAC模块直流输入的正极，低电位端接第二十二开关管的高电位端，第二十二开关管的低电位端接DCAC模块直流输入的负极并接地;对于组件正极接地的光伏发电系统，第二十二开关管包括体二极管，第二十一开关管的低电位端接DCAC模块直流输入的负极，高电位端接第二十三开关管的低电位端，第二十三开关管的高电位端接DCAC模块直流输入的正极并接地;对于组件负极接地的光伏发电系统，DCAC模块交流输出正弦波正半周时，第二十一开关管、第二十三开关管和第二十四开关管开通，第二十二开关管和第二十五开关管关断，第四直流母线电容通过第二十一开关管和第二十三开关管的体二极管给第二十三飞跨电容充电，同时通过第二十厂开关管和第二十四开关管并经过第二十一交流滤波电感和第三交流滤波电容实现交流f变输出；第二十四开关管关断时，第四直流母线电容继续通过第二十一开关管和第二十三开关管的体二极管给第二十三飞跨电容充电，同时存储在第二十一交流滤^电感上的能量通过第二十三开关管和第二十五开关管的体二极管实现续流;块交流输出正弦波负半周时，第二十一开关管、第二十三开关管和第二十四开关管关断，第二十f开关管和第二十五开关管开通，第二十三飞跨电容的存储能量通过第二十二开关管f^二十五开关管并经过第二十一交流滤波电感和第三交流滤波电容实现交流逆变输出；第二十五开芒管关断时，存储在第二十一交流滤波电感上的能量通过第二十二开关管和第二十四开关管的体二极管实现续流;对于组件正极接地的光伏发电系统，DCAC模块交流输出正弦波负半周时，第二十一开关管、第二十二开关管和第二十五开关管开通，第二十三开关管、第二十四开关管关断，第四直流母线电容通过第二十二开关管的体二极管和第二十一开关管给第二十三飞跨电容充电，同时通过第二十一开关管、第二十五开关管并经过第二^^一交流滤波电感和第三交流滤波电容实现交流逆变输出；第二十五开关管关断时，第四直流母线电容继续通过第二十二开关管的体二极管和第二^^一开关管给第二十三飞跨电容充电，同时存储在第二十一交流滤波电感上的能量通过第二十四开关管的体二极管和第二十二开关管续流;DCAC模块交流输出正弦波正半周时，第二十二开关管、第二^一开关管和第二十五开关管关断，第二十三开关管和第二十四开关管开通，第二十三飞跨电容存储的能量通过第二十三开关管、第二十四开关管并经过第二^-一交流滤波电感和第三交流滤波电容实现交流逆变输出；第二十四开关管关断时，存储在第二^^一交流滤波电感的能量通过第二十三开关管的体二极管和第二十三开关管续流。10.根据权利要求1所述的组件极性接地的光伏发电系统，其特征在于，DCAQ^块包括双向Buck-Boost变换器和半桥逆变电路，双向Buck-Boost变换器包括第三十三开关管、第三十四开关管和第三十二储能电感，半桥逆变电路包括上电容、下电容、第三^一开关管、第三十二开关管和第三i^一交流滤波电感和第四交流滤波电容，第三^^一开关管、第三十二开关管、三十三开关管和第三十四开关管各包括体二极管；第三十三开关管的高电位端接的上电容的正极，低电位端接第三十四开关管的高电位端和第三十二储能电感的第一端;第三十二储能电感的第二端作为DCAC模块的接地端和第一交流输出端;第三十四开关管的低电位端接下电容的负极;第三i^一开关管的低电位端接第三十二开关管的高电位端和第三i•一交流滤波电感的第一端;第三^^一交流滤波电感的第二端作为DCAC模块的第二交流输出端，第四交流滤波电容接在DCAC模块的第一交流输出端与第一交流输出端之间；上电容的正极接第三十三开关管的高电位端和第三十一开关管的高电位端，上电容的负极接DCAC模块的接地端;下电容的正极接上电容的负极，下电容的负极接第三十四开关管的低电位端和第三十二开关管的低电位端;对于组件负极接地的光伏发电系统，上电容为第五直流母线电容，上电容的正极为DCAC模块的直流输入端正极，下电容为第三十三直流滤波电容;对于组件正极接地的光伏发电系统，下电容为第五直流母线电容，下电容的负极为DCAC模块的直流输入端负极，上电容为第三十三直流滤波电容；当上电容端电压大于下电容端电压时，第三十三开关管开通、第三十四开关管关断，上电容通过第三十三开关管给弟二十一储能电感充电；桌二十二开关官关断时，存储在第三十二储能电感的能量通过三十四开关管的体二极管给下电容充电；上电容端电压小于下电容端电压时，第三十四开关管开通、第三十三开关管关断，下电容通过第三十四开关管给三十二储能电感充电；第三十四开关管关断时，存储在的能量通过三十三开关管的体二极管给上电容充电；通过不断的高频开关工作过程，实现上电容、下电容端电压等电位;交流输出正弦波正半周时，此时第三十一开关管开通、第三十二开关管关断，上电容通过第三十一开关管并经过第三十一交流滤波电感和第四交流滤波电容实现交流逆变输出；第三十一开关管关断时，存储在第三十一交流滤波电感上的能量通过第三十二开关管的体二极管和下电容和实现续流;交流输出正弦波负半周时，第三i^一开关管关断而第三十二开关管开通，下电容通过第三十二开关管并经过第三^^一'交流滤波电感和和第四交流滤波电容而实现交流逆变输出；第三十二开关管关断时，存储在第三十一交流滤波电感上的能量通过上电容和第三十一开关管的体二极管续流。

百度查询： 胡炎申 一种组件极性接地的光伏发电系统

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