專利名稱：一種單相并網(wǎng)逆變電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于逆變器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種單相并網(wǎng)逆變電路。
技術(shù)背景目前，在逆變領(lǐng)域中，尤其是并網(wǎng)逆變領(lǐng)域中，常采用帶工頻或高頻變壓器的隔離型并網(wǎng)逆變器，這樣確保了電網(wǎng)和發(fā)電設(shè)備之間的電氣隔離，從而提供人身保護(hù)并避免了發(fā)電系統(tǒng)和大地之間的漏電流。但是，若采用工頻變壓器，其體積大，重量重且價(jià)格昂貴；若采用高頻變壓器，功率變換電路及其控制將會(huì)變得復(fù)雜化，同時(shí)也會(huì)降低系統(tǒng)整體效率。因此在實(shí)際應(yīng)用中，并網(wǎng)逆變器大多采用了非隔離輸出型并網(wǎng)逆變器，相比隔離型并網(wǎng)逆變器，它的優(yōu)點(diǎn)是效率高，但是相對(duì)于隔離并網(wǎng)方式，非隔離型并網(wǎng)方式將面臨共模電流問題。由于發(fā)電裝置，尤其是光伏發(fā)電裝置，與大地之間存在較大的分布電容，分布電容與逆變輸出濾波元件以及電網(wǎng)阻抗組成共模諧振回路，如圖6所示，圖中箭頭方向代表共模電流的流向。當(dāng)并網(wǎng)逆變器的功率開關(guān)動(dòng)作時(shí)會(huì)引起分布電容上電壓的變化，而分布電容上的電壓變化能夠激勵(lì)這個(gè)交流回路產(chǎn)生共模電流。共模電流的大小為
= 式中力共模電流，C為分布電容，$為共模電壓的變化率。由上式可以看出，降
dtIdk
低共模電流可以從兩個(gè)方向入手，一是減小分布電容，二是降低共模電壓的變化率，分布電容是寄生參數(shù)，在工程中難以避免，所以降低共模電壓的變化率就成了解決共模電流問題的關(guān)鍵，為了抑制共模電流，應(yīng)盡量降低共模電壓變化率。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種單相并網(wǎng)逆變電路，具有在輸出工頻電壓時(shí)不會(huì)出現(xiàn)高頻共模電流且電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高的特點(diǎn)。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是一種單相并網(wǎng)逆變電路，其特征在于包括二極管D1-D6、電感L1-L2和高頻開關(guān)K1-K4，直流電源輸入端Vin的正極第一路經(jīng)高頻開關(guān)Kl接二極管D5的負(fù)極，二極管D5的正極接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，二極管Dl的負(fù)極接電源輸入端Vin的正極，二極管Dl的正極接二極管D5的負(fù)極，電感LI的一端接二極管Dl與二極管D5的結(jié)點(diǎn)，電感LI的另一端接二極管D4的負(fù)極，二極管D4的正極接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，高頻開關(guān)K4與二極管D4并聯(lián)，直流電源輸入端Vin的正極第二路經(jīng)高頻開關(guān)K3接二極管D6的負(fù)極，二極管D6的正極接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，二極管D3的負(fù)極接直流電源輸入端Vin的正極，二極管D3的正極接二極管D6的負(fù)極，電感L2的一端接二極管D3與二極管D6的結(jié)點(diǎn)，電感L2的另一端接二極管D2的負(fù)極，二極管D2的正極接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，高頻開關(guān)K2與二極管D2并聯(lián)，電感LI與聞?lì)l開關(guān)K4的結(jié)點(diǎn)為電路的一個(gè)輸出端，電感L2與聞?lì)l開關(guān)K2的結(jié)點(diǎn)為電路的另一個(gè)輸出端；或直流電源輸入端Vin的正極第一路接二極管D5的負(fù)極，二極管D5的正極經(jīng)高頻開關(guān)Kl接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，二極管Dl的負(fù)極接二極管D5的正極，二極管Dl的正極接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，電感LI的一端接二極管D5與二極管Dl的結(jié)點(diǎn)，電感LI的另一端接二極管D4的正極，二極管D4的負(fù)極接直流電源輸入端Vin的正極，高頻開關(guān)K4與二極管D4并聯(lián)，直流電源輸入端Vin的正極第二路接二極管D6的負(fù)極，二極管D6的正極經(jīng)高頻開關(guān)K3接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，二極管D3的負(fù)極接二極管D6的正極，二極管D3的正極接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，電感L2的一端接二極管D6與二極管D3的結(jié)點(diǎn)，電感L2的另一端接二極管D2的正極，二極管D2的負(fù)極接直流電源輸入端Vin的正極，高頻開關(guān)K2與二極管D2并聯(lián)，電感LI與高頻開關(guān)K4的結(jié)點(diǎn)為電路的一個(gè)輸出端，電感L2與高頻開關(guān)K2的結(jié)點(diǎn)為電路的另一個(gè)輸出端。所述逆變電路還包括二極管D7-D8，當(dāng)直流電源輸入端Vin的正極第一路首先經(jīng)過二極管Dl時(shí)，二極管D7和二極管D8的負(fù)極接直流電源輸入端Vin的正極，二極管D7的正極接電感LI與高頻開關(guān)K4的結(jié)點(diǎn)，二極管D8的正極接電感L2與高頻開關(guān)K2的結(jié)點(diǎn)；當(dāng)直流電源輸入端Vin的正極第一路首先經(jīng)過二極管D5時(shí)，二極管D7和二極管D8的正極接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，二極管D7的負(fù)極接電感LI與高頻開關(guān)K4的結(jié)點(diǎn)，二極管D8的負(fù)極接電感L2與高頻開關(guān)K2的結(jié)點(diǎn)。 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于采用所述逆變電路的逆變器，在工作過程中能完全避免分布電容上開關(guān)頻率下共模電壓的變化，從而具有不會(huì)出現(xiàn)高頻共模電流的特點(diǎn)，達(dá)到了抑制高頻共模電流的目的；此外所述電路相對(duì)于普通全橋逆變電路只增加了無源器件二極管，與其他實(shí)現(xiàn)相同功能的逆變電路需要增加有源器件相比，所述電路不僅可以降低成本，而且提高了電路的性能和可靠性。
以下結(jié)合附圖
和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例一原理框圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例一輸出工頻電壓的正半周高頻開關(guān)Kl和K2導(dǎo)通，高頻開關(guān)K3和K4截止時(shí)的電流流向示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例一輸出工頻電壓的正半周高頻開關(guān)K2導(dǎo)通，高頻開關(guān)K1、K3和K4截止時(shí)的電流流向示意圖；圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例一輸出工頻電壓的負(fù)半周高頻開關(guān)Kl和K2截止，高頻開關(guān)K3和K4導(dǎo)通時(shí)的電流流向不意圖；圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例一輸出工頻電壓的負(fù)半周高頻開關(guān)K4導(dǎo)通，高頻開關(guān)K1、K2和K3截止時(shí)的電流流向示意圖；圖6是光伏發(fā)電裝置與逆變?yōu)V波元件組成的共模諧振回路原理框圖；圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例二原理框圖；圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例三原理框圖；圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例四原理框圖；其中1、光伏陣列2、逆變器3、濾波器4、電網(wǎng)5、分布電容。
具體實(shí)施方式
[0020]實(shí)施例一如圖I所示，一種單相并網(wǎng)逆變電路，包括二極管D1-D8、電感L1-L2和高頻開關(guān)K1-K4。直流電源輸入端Vin的正極第一路經(jīng)高頻開關(guān)Kl接二極管D5的負(fù)極，二極管D5的正極接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，二極管Dl的負(fù)極接電源輸入端Vin的正極，二極管Dl的正極接二極管D5的負(fù)極，電感LI的一端接二極管Dl與二極管D5的結(jié)點(diǎn)，電感LI的另一端接二極管D4的負(fù)極，二極管D4的正極接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，高頻開關(guān)K4與二極管D4并聯(lián)。直流電源輸入端Vin的正極第二路經(jīng)高頻開關(guān)K3接二極管D6的負(fù)極，二極管D6的正極接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，二極管D3的負(fù)極接直流電源輸入端Vin的正極，二極管D3的正極接二極管D6的負(fù)極，電感L2的一端接二極管D3與二極管D6的結(jié)點(diǎn)，電感L2的另一端接二極管D2的負(fù)極，二極管D2的正極接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，高頻開關(guān)K2與二極管D2并聯(lián)。電感LI與高頻開關(guān)K4的結(jié)點(diǎn)為電路的一個(gè)輸出端，電感L2與高頻開關(guān)K2的結(jié) 點(diǎn)為電路的另一個(gè)輸出端。二極管D7和二極管D8的負(fù)極接直流電源輸入端Vin的正極，二極管D7的正極接電感LI與高頻開關(guān)K4的結(jié)點(diǎn)，二極管D8的正極接電感L2與高頻開關(guān)K2的結(jié)點(diǎn)。在輸出工頻電壓的正半周(設(shè)負(fù)載電壓為左正右負(fù)時(shí)):如圖2所示，此時(shí)高頻開關(guān)Kl和K2工作，高頻開關(guān)K3和K4截止。在輸出工頻電壓正半周內(nèi)，高頻開關(guān)K2 —直導(dǎo)通，高頻開關(guān)Kl為高頻工作。在正半周高頻開關(guān)Kl導(dǎo)通時(shí)，電流由直流電源輸入端Vin的正極經(jīng)高頻開關(guān)Kl，電感LI，負(fù)載，高頻開關(guān)K2到直流電源輸入端Vin的負(fù)極，此時(shí)大地和直流輸入之間的分布電容上的電壓為零。在輸出工頻電壓的正半周，如圖3所示，高頻開關(guān)Kl截止時(shí)，由于電感LI中的電流不能突變，所以此時(shí)二極管D5導(dǎo)通，電流經(jīng)二極管D5，電感LI，負(fù)載，高頻開關(guān)K2，再流到二極管D5完成續(xù)流，電感LI中的能量轉(zhuǎn)移到負(fù)載中，此時(shí)交流輸出地線和直流輸入之間的分布電容上的電壓依然是零。綜上所述，在輸出工頻電壓的正半周，無論是高頻工作周期的那一個(gè)階段，輸出共模電壓都保持為零不變，所以在輸出工頻電壓的正半周，不會(huì)出現(xiàn)高頻共模電流。在輸出工頻電壓的負(fù)半周(設(shè)負(fù)載電壓為右正左負(fù)時(shí)):如圖4所示，此時(shí)高頻開關(guān)K3和K4工作，高頻開關(guān)Kl和K2截止。在輸出工頻電壓負(fù)半周內(nèi)，高頻開關(guān)K4 一直導(dǎo)通，高頻開關(guān)K3為高頻工作。在輸出工頻電壓的負(fù)半周，高頻開關(guān)K3導(dǎo)通時(shí)，電流由直流電源輸入端Vin的正極經(jīng)高頻開關(guān)K3，電感L2，負(fù)載，高頻開關(guān)K4到直流電源輸入端Vin的負(fù)極，此時(shí)大地和直流輸入之間的分布電容上的電壓為工頻輸出電壓。在輸出工頻電壓的負(fù)半周，如圖5所示，高頻開關(guān)K3截止時(shí)，由于電感L2中的電流不能突變，所以此時(shí)二極管D6導(dǎo)通，電流經(jīng)二極管D6，電感L2，負(fù)載，高頻開關(guān)K4，再流到二極管D6完成續(xù)流，電感L2中的能量轉(zhuǎn)移到負(fù)載中，此時(shí)交流輸出地線和直流輸入之間的分布電容上的電壓為輸出工頻電壓。綜上所述，在輸出工頻電壓的負(fù)半周，無論是高頻工作周期的那一個(gè)階段，輸出共模電壓都和交流工頻輸出電壓保持一致，其電壓變化率和高頻工作周期無關(guān)，所以在輸出工頻電壓的負(fù)半周，不會(huì)出現(xiàn)高頻共模電流。實(shí)施例二 如圖7所示，一種單相并網(wǎng)逆變電路，包括二極管D1-D8、電感L1-L2和高頻開關(guān)K1-K4。直流電源輸入端Vin的正極第一路接二極管D5的負(fù)極，二極管D5的正極經(jīng)高頻開關(guān)Kl接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，二極管Dl的負(fù)極接二極管D5的正極，二極管Dl的正極接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，電感LI的一端接二極管D5與二極管Dl的結(jié)點(diǎn)，電感LI的另一端接二極管D4的正極，二極管D4的負(fù)極接直流電源輸入端Vin的正極，聞?lì)l開關(guān)K4與_■極管D4并聯(lián)。直流電源輸入端Vin的正極第二路接二極管D6的負(fù)極，二極管D6的正極經(jīng)高頻開關(guān)K3接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，二極管D3的負(fù)極接二極管D6的正極，二極管D3的正極接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，電感L2的一端接二極管D6與二極管D3的結(jié)點(diǎn)，電感L2的另一端接二極管D2的正極，二極管D2的負(fù)極接直流電源輸入端Vin的正極，高頻開關(guān)K2與二極管D2并聯(lián)。電感LI與高頻開關(guān)K4的結(jié)點(diǎn)為電路的一個(gè)輸出端，電感L2與高頻開關(guān)K2的結(jié)點(diǎn)為電路的另一個(gè)輸出端。二極管D7和二極管D8的正極接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，二極管D7的負(fù)極接電感LI與高頻開關(guān)K4的結(jié)點(diǎn)，二極管D8的負(fù)極接電感L2與高頻開關(guān)K2的結(jié)點(diǎn)。實(shí)施例三如圖8所示，一種單相并網(wǎng)逆變電路，包括二極管D1-D6、電感L1-L2和高頻開關(guān)K1-K4。直流電源輸入端Vin的正極第一路經(jīng)高頻開關(guān)Kl接二極管D5的負(fù)極，二極管D5的正極接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，二極管Dl的負(fù)極接電源輸入端Vin的正極，二極管Dl的正極接二極管D5的負(fù)極，電感LI的一端接二極管Dl與二極管D5的結(jié)點(diǎn)，電感LI的另一端接二極管D4的負(fù)極，二極管D4的正極接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，高頻開關(guān)K4與二極管D4并聯(lián)。直流電源輸入端Vin的正極第二路經(jīng)高頻開關(guān)K3接二極管D6的負(fù)極，二極管D6的正極接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，二極管D3的負(fù)極接直流電源輸入端Vin的正極，二極管D3的正極接二極管D6的負(fù)極，電感L2的一端接二極管D3與二極管D6的結(jié)點(diǎn)，電感L2的另一端接二極管D2的負(fù)極，二極管D2的正極接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，高頻開關(guān)K2與二極管D2并聯(lián)。電感LI與高頻開關(guān)K4的結(jié)點(diǎn)為電路的一個(gè)輸出端，電感L2與高頻開關(guān)K2的結(jié)點(diǎn)為電路的另一個(gè)輸出端。實(shí)施例四如圖9所示，一種單相并網(wǎng)逆變電路，包括二極管D1-D6、電感L1-L2和高頻開關(guān)K1-K4。直流電源輸入端Vin的正極第一路接二極管D5的負(fù)極，二極管D5的正極經(jīng)高頻開關(guān)Kl接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，二極管Dl的負(fù)極接二極管D5的正極，二極管Dl的正極接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，電感LI的一端接二極管D5與二極管Dl的結(jié)點(diǎn)，電感LI的另一端接二極管D4的正極，二極管D4的負(fù)極接直流電源輸入端Vin的正極，聞?lì)l開關(guān)K4與_■極管D4并聯(lián)。直流電源輸入端Vin的正極第二路接二極管D6的負(fù)極，二極管D6的正極經(jīng)高頻開關(guān)K3接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，二極管D3的負(fù)極接二極管D6的正極，二極管D3的正極接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，電感L2的一端接二極管D6與二極管D3的結(jié)點(diǎn)，電感L2的另一端接二極管D2的正極，二極管D2的負(fù)極接直流電源輸入端Vin的正極，高頻開關(guān)K2與二極管D2并聯(lián)。電感LI與高頻開關(guān)K4的結(jié)點(diǎn)為電路的一個(gè)輸出端，電感L2與高頻開關(guān)K2的結(jié)點(diǎn)為電路的另一個(gè)輸出端。實(shí)施例二、三和四的工作原理與實(shí)施例一的工作原理相同。采用所述逆變電路的、逆變器，在工作過程中能完全避免分布電容上開關(guān)頻率下共模電壓的變化，從而具有不會(huì)出現(xiàn)高頻共模電流的特點(diǎn)，達(dá)到了抑制高頻共模電流的目的；此外所述電路相對(duì)于普通全橋逆變電路只增加了無源器件二極管，與其他實(shí)現(xiàn)相同功能的逆變電路需要增加有源器件 相比，所述電路不僅可以降低成本，而且提高了電路的性能和可靠性。
權(quán)利要求1.一種單相并網(wǎng)逆變電路，其特征在于包括二極管D1-D6、電感L1-L2和高頻開關(guān)K1-K4，直流電源輸入端Vin的正極第一路經(jīng)高頻開關(guān)Kl接二極管D5的負(fù)極，二極管D5的正極接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，二極管Dl的負(fù)極接電源輸入端Vin的正極，二極管Dl的正極接二極管D5的負(fù)極，電感LI的一端接二極管Dl與二極管D5的結(jié)點(diǎn)，電感LI的另一端接二極管D4的負(fù)極，二極管D4的正極接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，高頻開關(guān)K4與二極管D4并聯(lián)，直流電源輸入端Vin的正極第二路經(jīng)高頻開關(guān)K3接二極管D6的負(fù)極，二極管D6的正極接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，二極管D3的負(fù)極接直流電源輸入端Vin的正極，二極管D3的正極接二極管D6的負(fù)極，電感L2的一端接二極管D3與二極管D6的結(jié)點(diǎn)，電感L2的另一端接二極管D2的負(fù)極，二極管D2的正極接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，高頻開關(guān)K2與二極管D2并聯(lián)，電感LI與高頻開關(guān)K4的結(jié)點(diǎn)為電路的一個(gè)輸出端，電感L2與聞?lì)l開關(guān)K2的結(jié)點(diǎn)為電路的另一個(gè)輸出端； 或直流電源輸入端Vin的正極第一路接二極管D5的負(fù)極，二極管D5的正極經(jīng)高頻開關(guān)Kl接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，二極管Dl的負(fù)極接二極管D5的正極，二極管Dl的正極接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，電感LI的一端接二極管D5與二極管Dl的結(jié)點(diǎn)，電感LI 的另一端接二極管D4的正極，二極管D4的負(fù)極接直流電源輸入端Vin的正極，高頻開關(guān)K4與二極管D4并聯(lián)，直流電源輸入端Vin的正極第二路接二極管D6的負(fù)極，二極管D6的正極經(jīng)高頻開關(guān)K3接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，二極管D3的負(fù)極接二極管D6的正極，二極管D3的正極接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，電感L2的一端接二極管D6與二極管D3的結(jié)點(diǎn)，電感L2的另一端接二極管D2的正極，二極管D2的負(fù)極接直流電源輸入端Vin的正極，高頻開關(guān)K2與二極管D2并聯(lián)，電感LI與高頻開關(guān)K4的結(jié)點(diǎn)為電路的一個(gè)輸出端，電感L2與高頻開關(guān)K2的結(jié)點(diǎn)為電路的另一個(gè)輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種單相并網(wǎng)逆變電路，其特征在于所述逆變電路還包括二極管D7-D8，當(dāng)直流電源輸入端Vin的正極第一路首先經(jīng)過二極管Dl時(shí)，二極管D7和二極管D8的負(fù)極接直流電源輸入端Vin的正極，二極管D7的正極接電感LI與高頻開關(guān)K4的結(jié)點(diǎn)，二極管D8的正極接電感L2與高頻開關(guān)K2的結(jié)點(diǎn)；當(dāng)直流電源輸入端Vin的正極第一路首先經(jīng)過二極管D5時(shí)，二極管D7和二極管D8的正極接直流電源輸入端Vin的負(fù)極，二極管D7的負(fù)極接電感LI與高頻開關(guān)K4的結(jié)點(diǎn)，二極管D8的負(fù)極接電感L2與高頻開關(guān) K2的結(jié)點(diǎn)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種單相并網(wǎng)逆變電路，屬于逆變器技術(shù)領(lǐng)域。所述逆變電路包括二極管D1-D6、電感L1-L2和高頻開關(guān)K1-K4。采用所述逆變電路的逆變器，在工作過程中能完全避免分布電容上開關(guān)頻率下共模電壓的變化，從而具有不會(huì)出現(xiàn)高頻共模電流的特點(diǎn)，達(dá)到了抑制高頻共模電流的目的；此外所述電路相對(duì)于普通全橋逆變電路只增加了無源器件二極管，與其他實(shí)現(xiàn)相同功能的逆變電路需要增加有源器件相比，所述電路不僅可以降低成本，而且提高了電路的性能和可靠性。
文檔編號(hào)H02M7/521GK202475299SQ20122006033
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月23日
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