高可靠無(wú)開關(guān)損耗型非隔離逆變器及其開關(guān)控制時(shí)序的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高可靠無(wú)開關(guān)損耗型非隔離逆變器及其開關(guān)控制時(shí)序，其中，逆變器包括直流電容支路、高頻主開關(guān)單元、諧振網(wǎng)絡(luò)和低頻續(xù)流單元。本發(fā)明通過加入兩組由全控開關(guān)、諧振電容和諧振電感組成的諧振網(wǎng)絡(luò)以及輔助續(xù)流箝位二極管構(gòu)成實(shí)現(xiàn)所有功率器件無(wú)開關(guān)損耗運(yùn)行的輔助支路，配合開關(guān)控制時(shí)序，可以實(shí)現(xiàn)第一功率開關(guān)管S1、第二功率開關(guān)管S2、第三功率開關(guān)管S3和第四功率開關(guān)管S4的零電流開通和零電流關(guān)斷條件、實(shí)現(xiàn)輔助續(xù)流功率二極管Da1的零電壓開通和零電流關(guān)斷，以及消除低頻續(xù)流單元二極管D5和D6的反向恢復(fù)問題，從而可以實(shí)現(xiàn)非隔離并網(wǎng)逆變器的高頻化、小型化。
【專利說明】高可靠無(wú)開關(guān)損耗型非隔離逆變器及其開關(guān)控制時(shí)序
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高效并網(wǎng)逆變器拓?fù)洹炯夹g(shù)領(lǐng)域】，涉及一種非隔離光伏并網(wǎng)逆變器的軟開關(guān)技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、變換效率高在業(yè)界得到大量應(yīng)用。圖1是一種典型的硬開關(guān)工作方式的逆變器電路，這種結(jié)構(gòu)均工作在硬開關(guān)方式，僅能運(yùn)行在較低的開關(guān)頻率(10?20kHz)下才能達(dá)到理想的效率，而且還需要比較大的濾波電感和濾波電容，這樣既增加了并網(wǎng)逆變器的體積重量，又增加了成本。
[0003]限制非隔離并網(wǎng)逆變器變換效率進(jìn)一步提高的最主要因素是開關(guān)器件的損耗，包括導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗兩部分。其中，導(dǎo)通損耗由電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和器件發(fā)展水平?jīng)Q定；開關(guān)損耗可以通過采用軟開關(guān)技術(shù)來減小甚至消除。
[0004]若能基于擁有最小導(dǎo)通損耗的電路拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)功率器件的無(wú)開關(guān)損耗運(yùn)行必能達(dá)到最有競(jìng)爭(zhēng)力的效率。若能進(jìn)一步減小或消除其開關(guān)損耗，必將受到工業(yè)界的歡迎。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]發(fā)明目的:一個(gè)目的是構(gòu)建一種無(wú)開關(guān)損耗型非隔離逆變器及其相應(yīng)的開關(guān)控制時(shí)序，以解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題。
[0006]技術(shù)方案:一種高可靠無(wú)開關(guān)損耗型非隔離逆變器，包括直流電容支路、高頻主開關(guān)單元、諧振網(wǎng)絡(luò)和低頻續(xù)流單元；直流電容支路由直流電容cd。組成；
[0007]高頻主開關(guān)單元由第一功率開關(guān)管S1和第一功率二極管D1的并聯(lián)組合、第二功率開關(guān)管S2和第二功率二極管D2的并聯(lián)組合、第三功率開關(guān)管S3和第三功率二極管D3的并聯(lián)組合和第四功率開關(guān)管S4和第四功率二極管D4的并聯(lián)組合構(gòu)成；
[0008]諧振網(wǎng)絡(luò)由第一輔助功率開關(guān)管Sla和第一輔助功率二極管Dla的并聯(lián)組合、第二輔助功率開關(guān)管S2a和第二輔助功率二極管D2a的并聯(lián)組合、第三輔助功率開關(guān)管S3a和第三輔助功率二極管D3a的并聯(lián)組合、第四輔助功率開關(guān)管S4a和第四輔助功率二極管D4a的并聯(lián)組合、第一輔助諧振電容Cla、第一輔助諧振電感Lla、第二輔助功率開關(guān)管S2a和第二輔助功率二極管D2a的并聯(lián)組合和第一輔助續(xù)流功率二極管Dal構(gòu)成；
[0009]低頻續(xù)流單元4由第五功率開關(guān)管S5和第五功率二極管D5的并聯(lián)組合、第六功率開關(guān)管S6和第六功率二極管D6的并聯(lián)組合組成；
[0010]所述第一功率開關(guān)管S1、第二功率開關(guān)管S2、第三功率開關(guān)管S3、第四功率開關(guān)管S4、第五功率開關(guān)管S5、第六功率開關(guān)管S6、第一輔助功率開關(guān)管Sla、第二輔助功率開關(guān)管S2a、第三輔助功率開關(guān)管S3a、第四輔助功率開關(guān)管S4a為全控型器件；
[0011]所述直流電容Cd。的正端分別連接太陽(yáng)能電池正輸出端、第一功率開關(guān)管S1和第三功率開關(guān)管S3的集電極、第一功率二極管D1和第三功率二極管D3的陰極以及第一輔助諧振電容Cla的第一端；直流電容cd。的負(fù)端分別連接太陽(yáng)能電池負(fù)輸出端、第二功率開關(guān)管S2和第四功率開關(guān)管S4的發(fā)射極、第二功率二極管D2和第四功率二極管D4的陽(yáng)極以及第二輔助諧振電容C2a的第一端；
[0012]所述第一功率開關(guān)管S1的發(fā)射極分別與第一功率二極管D1的陽(yáng)極、第一輔助功率開關(guān)管Sla的源極、第一輔助功率二極管Dla的陽(yáng)極、第二功率開關(guān)管S2的集電極、第二功率二極管D2的陰極、第二輔助功率開關(guān)管S2a的漏極、第二輔助功率二極管D2a的陰極、第六功率開關(guān)管&的發(fā)射極和第六功率二極管D6的陽(yáng)極相連接，以及連接第一進(jìn)網(wǎng)濾波電感L1的一端；第三功率開關(guān)管S3的發(fā)射極分別與第三功率二極管D3的陽(yáng)極、第三輔助功率開關(guān)管S3a的源極、第三輔助功率二極管D3a的陽(yáng)極、第四功率開關(guān)管S4的集電極、第四功率二極管D4的陰極、第四輔助功率開關(guān)管S4a的漏極、第四輔助功率二極管D4a的陰極、第五功率開關(guān)管S5的發(fā)射極和第五功率二極管D5的陽(yáng)極相連接，以及連接第二進(jìn)網(wǎng)濾波電感L2的一端；
[0013]所述第五功率開關(guān)管S5的集電極和第五功率二極管D5的陰極、第六功率開關(guān)管S6的集電極和第六功率二極管D6的陰極相連接；
[0014]所述第一輔助功率開關(guān)管Sla的漏極分別與第一輔助功率二極管Dla的陰極、第三輔助功率開關(guān)管S3a的漏極、第三輔助功率二極管D3a的陰極和第一輔助諧振電感Lla的第一端相連接；第二輔助功率開關(guān)管S2a的源極分別與第二輔助功率二極管D2a的陽(yáng)極、第四輔助功率開關(guān)管S4a的源極、第四輔助功率二極管D4a的陽(yáng)極和第二輔助諧振電感L2a的第一端相連接；
[0015]所述第一輔助諧振電容Cla的第二端與第一輔助諧振電感Lla的第二端、第一輔助續(xù)流功率二極管Dal的陰極相連接；第二輔助諧振電容C2a的第二端與第二輔助諧振電感L2a的第二端、第一輔助續(xù)流功率二極管Dal的陽(yáng)極相連接；
[0016]所述第一功率開關(guān)管S1的發(fā)射極分別連接第二功率開關(guān)管S2的集電極、第一功率二極管D1的陽(yáng)極和第二功率二極管D2的陰極，以及連接第一進(jìn)網(wǎng)濾波電感L1的一端。
[0017]一種基于上述高可靠無(wú)開關(guān)損耗型非隔離逆變器的開關(guān)控制時(shí)序，具體過程如下:
[0018]第一功率開關(guān)管S1和第四功率開關(guān)管S4具有相同的驅(qū)動(dòng)時(shí)序，并按單極性SPWM方式高頻動(dòng)作，在進(jìn)網(wǎng)電流正半周一直工作，在負(fù)半周停止工作；
[0019]第二功率開關(guān)管S2和第三功率開關(guān)管S3具有相同的驅(qū)動(dòng)時(shí)序，并按單極性SPWM方式高頻動(dòng)作，在進(jìn)網(wǎng)電流負(fù)半周一直工作，在正半周停止工作；
[0020]第五功率開關(guān)管S5在進(jìn)網(wǎng)電流正半周一直導(dǎo)通，第六功率開關(guān)管S6在進(jìn)網(wǎng)電流負(fù)半周一直導(dǎo)通，而且第五功率開關(guān)管S5與第六功率開關(guān)管S6的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)，并加入死區(qū)時(shí)間；
[0021]第一輔助功率開關(guān)管Sla和第四輔助功率開關(guān)管S4a具有相同的驅(qū)動(dòng)時(shí)序并按與第一功率開關(guān)管S1和第四功率開關(guān)管S4準(zhǔn)互補(bǔ)的方式高頻動(dòng)作，在進(jìn)網(wǎng)電流正半周一直工作，
[0022]在負(fù)半周停止工作，而且第一輔助開關(guān)Sla的導(dǎo)通開始階段與第一功率開關(guān)管S1的導(dǎo)通末尾階段有交疊區(qū)、第四輔助開關(guān)S4a的導(dǎo)通末尾階段與第四功率開關(guān)管S4的導(dǎo)通開始階段有交疊區(qū)；第二輔助功率開關(guān)管S2a和第三輔助功率開關(guān)管S3a具有相同的驅(qū)動(dòng)時(shí)序并按與第二功率開關(guān)管S2和第三功率開關(guān)管S3準(zhǔn)互補(bǔ)的方式高頻動(dòng)作，在進(jìn)網(wǎng)電流負(fù)半周一直工作，在正半周停止工作，而且第二輔助開關(guān)S2a的導(dǎo)通開始階段與第二功率開關(guān)管S2的導(dǎo)通末尾階段有交疊區(qū)、第三輔助開關(guān)S3a的導(dǎo)通末尾階段與第三功率開關(guān)管S3的導(dǎo)通開始階段有交疊區(qū)。
[0023]有益效果:本發(fā)明通過加入兩組由全控開關(guān)、諧振電容和諧振電感組成的諧振網(wǎng)絡(luò)以及輔助續(xù)流箝位二極管構(gòu)成實(shí)現(xiàn)所有功率器件無(wú)開關(guān)損耗運(yùn)行的輔助支路，配合上述開關(guān)控制時(shí)序，可以實(shí)現(xiàn)第一功率開關(guān)管S1、第二功率開關(guān)管S2、第三功率開關(guān)管S3和第四功率開關(guān)管S4的零電流開通和零電流關(guān)斷條件、實(shí)現(xiàn)第一輔助功率開關(guān)管Sla、第二輔助功率開關(guān)管S2a、第三輔助功率開關(guān)管S3a和第四輔助功率開關(guān)管S4a的零電流開通和零電流關(guān)斷條件、實(shí)現(xiàn)輔助續(xù)流功率二極管Dal的零電壓開通和零電流關(guān)斷，以及消除低頻續(xù)流單元二極管D5和D6的反向恢復(fù)問題，從而可以實(shí)現(xiàn)非隔離并網(wǎng)逆變器的高頻化、小型化。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的一種非隔離光伏并網(wǎng)逆變電路的電路示意圖，為硬開關(guān)工作方式。
[0025]圖2是本發(fā)明實(shí)施例一提供的主電路示意圖，采用IGBT和MOSFET組合的電路圖。
[0026]圖3是本發(fā)明實(shí)施例一提供的驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)序。
[0027]圖4 (a)至圖4(i)是本發(fā)明實(shí)施例一在進(jìn)網(wǎng)電流正半周時(shí)高頻開關(guān)周期刻度的等效工作模態(tài)圖，其中，圖4(a)為模態(tài)I的示意圖；圖4(b)為模態(tài)2的示意圖；圖4(c)為模態(tài)3的示意圖；圖4((1)為模態(tài)4的示意圖；圖4(6)為模態(tài)5的示意圖；圖4&)為模態(tài)6的不意圖；圖4 (g)為|旲態(tài)7的不意圖；圖4 (h)為|旲態(tài)8的不意圖；圖4 (i)為|旲態(tài)9的不意圖。
[0028]圖5是本發(fā)明實(shí)施例一中諧振網(wǎng)絡(luò)工作波形圖。
[0029]圖6(a)至圖6(e)是本發(fā)明實(shí)施例一中主要功率器件的工作波形圖，其中，圖6 (a)主開關(guān)SI的工作波形；圖6(b)輔助開關(guān)Sla和S3a的工作波形；圖6(c)輔助續(xù)流二極管Dal的工作波形；圖6((1)低頻開關(guān)S5在電網(wǎng)頻率刻度的工作波形；圖6(6)低頻開關(guān)S5在開關(guān)頻率刻度的工作波形。
[0030]圖7是本發(fā)明實(shí)施例二提供的主電路示意圖。
[0031]圖8是本發(fā)明實(shí)施例三提供的主電路示意圖。
[0032]上述附圖的主要符號(hào)及標(biāo)號(hào)名稱:Cdel、Cde2-直流電容！S1?S6、Sla?S6a-功率開關(guān)管及驅(qū)動(dòng)信號(hào)A1-DpDla-D6a——功率二極管；Dal、Da2——輔助續(xù)流箝位功率二極管；Grid，ug——電網(wǎng)電壓；UPV——太陽(yáng)能電池板輸出電壓；U、L2——進(jìn)網(wǎng)濾波電感K1——進(jìn)網(wǎng)濾波電容；ig—進(jìn)網(wǎng)電流。
【具體實(shí)施方式】
[0033]如圖2所示，無(wú)開關(guān)損耗型非隔離逆變器相比圖1所示硬開關(guān)電路多了幾組諧振網(wǎng)絡(luò)，幫助實(shí)現(xiàn)功率器件開通關(guān)斷過程的軟化，以消除或者減弱硬開關(guān)產(chǎn)生的開關(guān)損耗和電磁干擾等問題，本發(fā)明實(shí)施例提供的無(wú)開關(guān)損耗型全橋非隔離逆變器均實(shí)現(xiàn)了功率器件的軟開關(guān)。
[0034]實(shí)施例一
[0035]圖2描述了本發(fā)明實(shí)施例一的主電路的構(gòu)成方式，由直流電容Cd。組成基本單元I ;由第一功率開關(guān)管S1和第一功率二極管D1并聯(lián)組合、第二功率開關(guān)管S2和第二功率二極管D2并聯(lián)組合、第三功率開關(guān)管S3和第三功率二極管D3并聯(lián)組合和第四功率開關(guān)管S4和第四功率二極管D4并聯(lián)組合組成基本單元2 ;由第一輔助功率開關(guān)管Sla和第一輔助功率二極管Dla并聯(lián)組合、第二輔助功率開關(guān)管S2a和第二輔助功率二極管D2a并聯(lián)組合、第三輔助功率開關(guān)管S3a和第三輔助功率二極管D3a并聯(lián)組合、第四輔助功率開關(guān)管S4a和第四輔助功率二極管D4a并聯(lián)組合、第一輔助諧振電容Cla、第一輔助諧振電感Lla、第二輔助功率開關(guān)管S2a和第二輔助功率二極管D2a并聯(lián)組合和第一輔助續(xù)流功率二極管Dal組成基本單元3 ；由第五功率開關(guān)管S5和第五功率二極管D5并聯(lián)組合、第六功率開關(guān)管S6和第六功率二極管D6并聯(lián)組合組成基本單元4。
[0036]圖3是本發(fā)明實(shí)施例一的驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)序，第一功率開關(guān)管S1和第四功率開關(guān)管S4具有相同的驅(qū)動(dòng)時(shí)序并按單極性SPWM方式高頻動(dòng)作，在進(jìn)網(wǎng)電流正半周一直工作，在負(fù)半周停止工作；第二功率開關(guān)管S2和第三功率開關(guān)管S3具有相同的驅(qū)動(dòng)時(shí)序并按單極性SPWM方式高頻動(dòng)作，在進(jìn)網(wǎng)電流負(fù)半周一直工作，在正半周停止工作；第五功率開關(guān)管S5在進(jìn)網(wǎng)電流正半周一直導(dǎo)通，第六功率開關(guān)管S6在進(jìn)網(wǎng)電流負(fù)半周一直導(dǎo)通，而且第五功率開關(guān)管S5與第六功率開關(guān)管S6的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)，并加入死區(qū)時(shí)間；第一輔助功率開關(guān)管Sla和第四輔助功率開關(guān)管S4a具有相同的驅(qū)動(dòng)時(shí)序并按與第一功率開關(guān)管S1和第四功率開關(guān)管S4準(zhǔn)互補(bǔ)的方式高頻動(dòng)作，在進(jìn)網(wǎng)電流正半周一直工作，在負(fù)半周停止工作，而且第一輔助開關(guān)Sla的導(dǎo)通開始階段與第一功率開關(guān)管S1的導(dǎo)通末尾階段有交疊區(qū)、第四輔助開關(guān)S4a的導(dǎo)通末尾階段與第四功率開關(guān)管S4的導(dǎo)通開始階段有交疊區(qū)；第二輔助功率開關(guān)管S2a和第三輔助功率開關(guān)管S3a具有相同的驅(qū)動(dòng)時(shí)序并按與第二功率開關(guān)管S2和第三功率開關(guān)管SJf互補(bǔ)的方式高頻動(dòng)作，在進(jìn)網(wǎng)電流負(fù)半周一直工作，在正半周停止工作，而且第二輔助開關(guān)S2a的導(dǎo)通開始階段與第二功率開關(guān)管S2的導(dǎo)通末尾階段有交疊區(qū)、第三輔助開關(guān)S3a的導(dǎo)通末尾階段與第三功率開關(guān)管S3的導(dǎo)通開始階段有交疊區(qū)。
[0037]圖4(a)_(i)是本發(fā)明實(shí)施例一在進(jìn)網(wǎng)電流正半周時(shí)開關(guān)周期刻度的等效工作模態(tài)圖。本實(shí)施例一的一個(gè)具體實(shí)例如下:電池板電壓^ = 40(^、電網(wǎng)電壓1^ = 22(^1^、電網(wǎng)頻率fgrid = 50Hz、額定功率Pn = Ikff ;直流母線電容Cdel = Cdc2 = 470 μ F ;濾波電感L1=L2 = 0.5mH ;濾波電容C1 = 6 μ F ;電池板對(duì)地寄生電容Cpvl = Cpv2 = 0.15 μ F ;開關(guān)頻率f = 50kHZ、諧振參數(shù) Lr = 23 μ H、Cr = 39.5nF。
[0038]從實(shí)施結(jié)果可以看出，在圖2所示電路結(jié)構(gòu)配合圖3所示驅(qū)動(dòng)時(shí)序的情況下，可以實(shí)現(xiàn)第一功率開關(guān)管S1、第二功率開關(guān)管S2、第三功率開關(guān)管S3和第四功率開關(guān)管S4的零電流開通和零電流關(guān)斷、實(shí)現(xiàn)第一輔助功率開關(guān)管Sla、第二輔助功率開關(guān)管s2a、第三輔助功率開關(guān)管S3a和第四輔助功率開關(guān)管S4a的零電流開通和零電流關(guān)斷、實(shí)現(xiàn)輔助續(xù)流功率二極管Dal的零電壓開通和零電流關(guān)斷，以及消除低頻續(xù)流單元二極管D5和D6的反向恢復(fù)問題。
[0039]實(shí)施例二
[0040]圖7描述了本發(fā)明實(shí)施例二的主電路的構(gòu)成方式，由直流電容Cd。組成基本單元71 ；由第一功率開關(guān)管S1和第一功率二極管D1并聯(lián)組合、第二功率開關(guān)管S2和第二功率二極管D2并聯(lián)組合、第三功率開關(guān)管S3和第三功率二極管D3并聯(lián)組合和第四功率開關(guān)管S4和第四功率二極管D4并聯(lián)組合組成基本單元72 ;由第一輔助功率開關(guān)管Sla和第一輔助功率二極管Dla并聯(lián)組合、第二輔助功率開關(guān)管S2a和第二輔助功率二極管D2a并聯(lián)組合、第三輔助功率開關(guān)管S3a和第三輔助功率二極管D3a并聯(lián)組合、第四輔助功率開關(guān)管S4a和第四輔助功率二極管D4a并聯(lián)組合、第一輔助諧振電容Cla、第一輔助諧振電感Lla、第二輔助功率開關(guān)管S2a和第二輔助功率二極管D2a并聯(lián)組合和第一輔助續(xù)流功率二極管Dal組成基本單元73。
[0041]本發(fā)明實(shí)施例二的驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)序，第一功率開關(guān)管S1和第四功率開關(guān)管S4具有相同的驅(qū)動(dòng)時(shí)序并按單極性SPWM方式高頻動(dòng)作，在進(jìn)網(wǎng)電流正半周一直工作，在負(fù)半周停止工作；第二功率開關(guān)管S2和第三功率開關(guān)管S3具有相同的驅(qū)動(dòng)時(shí)序并按單極性SPWM方式高頻動(dòng)作，在進(jìn)網(wǎng)電流負(fù)半周一直工作，在正半周停止工作；第一輔助功率開關(guān)管Sla和第四輔助功率開關(guān)管S4a具有相同的驅(qū)動(dòng)時(shí)序并按與第一功率開關(guān)管S1和第四功率開關(guān)管S4準(zhǔn)互補(bǔ)的方式
[0042]高頻動(dòng)作，在進(jìn)網(wǎng)電流正半周一直工作，在負(fù)半周停止工作，而且第一輔助開關(guān)Sla的導(dǎo)通開始階段與第一功率開關(guān)管S1的導(dǎo)通末尾階段有交疊區(qū)、第四輔助開關(guān)S4a的導(dǎo)通末尾階段與第四功率開關(guān)管S4的導(dǎo)通開始階段有交疊區(qū)；第二輔助功率開關(guān)管S2a和第三輔助功率開關(guān)管S3a具有相同的驅(qū)動(dòng)時(shí)序并按與第二功率開關(guān)管S2和第三功率開關(guān)管S3準(zhǔn)互補(bǔ)的方式高頻動(dòng)作，在進(jìn)網(wǎng)電流負(fù)半周一直工作，在正半周停止工作，而且第二輔助開關(guān)S2a的導(dǎo)通開始階段與第二功率開關(guān)管S2的導(dǎo)通末尾階段有交疊區(qū)、第三輔助開關(guān)S3a的導(dǎo)通末尾階段與第三功率開關(guān)管S3的導(dǎo)通開始階段有交疊區(qū)。
[0043]在圖7所示電路結(jié)構(gòu)配合圖3所示驅(qū)動(dòng)時(shí)序的情況下，可以實(shí)現(xiàn)第一功率開關(guān)管
S1、第二功率開關(guān)管S2、第三功率開關(guān)管S3和第四功率開關(guān)管S4的零電流開通和零電流關(guān)斷、實(shí)現(xiàn)第一輔助功率開關(guān)管Sla、第二輔助功率開關(guān)管S2a、第三輔助功率開關(guān)管S3a和第四輔助功率開關(guān)管S4a的零電流開通和零電流關(guān)斷、實(shí)現(xiàn)輔助續(xù)流功率二極管Dal的零電壓開通和零電流關(guān)斷。
[0044]實(shí)施例三
[0045]圖8描述了本發(fā)明實(shí)施例三的主電路的構(gòu)成方式，由第一直流電容Cdel和第二直流電容Ctk2組成基本單元81 ;由第一功率開關(guān)管S1和第一功率二極管D1并聯(lián)組合、第二功率開關(guān)管S2和第二功率二極管D2并聯(lián)組合、第三功率開關(guān)管S3和第三功率二極管D3并聯(lián)組合和第四功率開關(guān)管S4和第四功率二極管D4并聯(lián)組合組成基本單元82 ；由第一輔助功率開關(guān)管Sla和第一輔助功率二極管Dla并聯(lián)組合、第二輔助功率開關(guān)管S2a和第二輔助功率二極管D2a并聯(lián)組合、第三輔助功率開關(guān)管S3a和第三輔助功率二極管D3a并聯(lián)組合、第四輔助功率開關(guān)管S4a和第四輔助功率二極管D4a并聯(lián)組合、第一輔助諧振電容Cla、第一輔助諧振電感Lla、第二輔助功率開關(guān)管S2a和第二輔助功率二極管D2a并聯(lián)組合和第一輔助續(xù)流功率二極管Dal、第二輔助續(xù)流功率二極管Da2組成基本單元83。由第五功率開關(guān)管S5和第五功率二極管D5并聯(lián)組合、第六功率開關(guān)管S6和第六功率二極管D6并聯(lián)組合組成基本單元84。
[0046]本發(fā)明實(shí)施例三的驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)序，第一功率開關(guān)管S1和第四功率開關(guān)管S4具有相同的驅(qū)動(dòng)時(shí)序并按單極性SPWM方式高頻動(dòng)作，在進(jìn)網(wǎng)電流正半周一直工作，在負(fù)半周停止工作；第二功率開關(guān)管S2和第三功率開關(guān)管S3具有相同的驅(qū)動(dòng)時(shí)序并按單極性SPWM方式高頻動(dòng)作，在進(jìn)網(wǎng)電流負(fù)半周一直工作，在正半周停止工作；第五功率開關(guān)管S5在進(jìn)網(wǎng)電流正半周一直導(dǎo)通，第六功率開關(guān)管S6在進(jìn)網(wǎng)電流負(fù)半周一直導(dǎo)通，而且第五功率開關(guān)管S5與第六功率開關(guān)管S6的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)，并加入死區(qū)時(shí)間；第一輔助功率開關(guān)管Sla和第四輔助功率開關(guān)管S4a具有相同的驅(qū)動(dòng)時(shí)序并按與第一功率開關(guān)管S1和第四功率開關(guān)管S4準(zhǔn)互補(bǔ)的方式高頻動(dòng)作，在進(jìn)網(wǎng)電流正半周一直工作，在負(fù)半周停止工作，而且第一輔助開關(guān)Sla的導(dǎo)通開始階段與第一功率開關(guān)管S1的導(dǎo)通末尾階段有交疊區(qū)、第四輔助開關(guān)S4a的導(dǎo)通末尾階段與第四功率開關(guān)管S4的導(dǎo)通開始階段有交疊區(qū)；第二輔助功率開關(guān)管S2a和第三輔助功率開關(guān)管S3a具有相同的驅(qū)動(dòng)時(shí)序并按與第二功率開關(guān)管S2和第三功率開關(guān)管S3準(zhǔn)互補(bǔ)的方式高頻動(dòng)作，在進(jìn)網(wǎng)電流負(fù)半周一直工作，在正半周停止工作，而且第二輔助開關(guān)S2a的導(dǎo)通開始階段與第二功率開關(guān)管S2的導(dǎo)通末尾階段有交疊區(qū)、第三輔助開關(guān)S3a的導(dǎo)通末尾階段與第三功率開關(guān)管S3的導(dǎo)通開始階段有交疊區(qū)。
[0047]在圖8所示電路結(jié)構(gòu)配合圖3所示驅(qū)動(dòng)時(shí)序的情況下，可以實(shí)現(xiàn)第一功率開關(guān)管S1、第二功率開關(guān)管S2、第三功率開關(guān)管S3和第四功率開關(guān)管S4的零電流開通和零電流關(guān)斷、實(shí)現(xiàn)第一輔助功率開關(guān)管Sla、第二輔助功率開關(guān)管S2a、第三輔助功率開關(guān)管S3a和第四輔助功率開關(guān)管S4a的零電流開通和零電流關(guān)斷、實(shí)現(xiàn)第一輔助續(xù)流功率二極管Dal、第二輔助續(xù)流功率二極管Da2的零電壓開通和零電流關(guān)斷，以及消除低頻續(xù)流單元二極管D5和D6的反向恢復(fù)問題，并保證逆變器在功率傳輸、諧振階段和續(xù)流階段時(shí)共模電壓恒處于二分之一的電池電壓。
[0048]以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種等同變換，這些等同變換均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0049]另外需要說明的是，在上述【具體實(shí)施方式】中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種高可靠無(wú)開關(guān)損耗型非隔離逆變器，其特征在于:包括直流電容支路(I)、高頻主開關(guān)單元(2)、諧振網(wǎng)絡(luò)(3)和低頻續(xù)流單元(4)。
2.如權(quán)利要求1所述的高可靠無(wú)開關(guān)損耗型非隔離逆變器，其特征在于: 直流電容支路(I)由直流電容(Cd。)組成； 高頻主開關(guān)單元(2)由第一功率開關(guān)管(S1)和第一功率二極管(D1)的并聯(lián)組合、第二功率開關(guān)管(S2)和第二功率二極管(D2)的并聯(lián)組合、第三功率開關(guān)管(S3)和第三功率二極管(D3)的并聯(lián)組合和第四功率開關(guān)管(S4)和第四功率二極管(D4)的并聯(lián)組合構(gòu)成； 諧振網(wǎng)絡(luò)(3)由第一輔助功率開關(guān)管(Sla)和第一輔助功率二極管(Dla)的并聯(lián)組合、第二輔助功率開關(guān)管(S2a)和第二輔助功率二極管(D2a)的并聯(lián)組合、第三輔助功率開關(guān)管(S3a)和第三輔助功率二極管(D3a)的并聯(lián)組合、第四輔助功率開關(guān)管(S4a)和第四輔助功率二極管(D4a)的并聯(lián)組合、第一輔助諧振電容(CU、第一輔助諧振電感(Zla)、第二輔助功率開關(guān)管(S2a)和第二輔助功率二極管(D2a)的并聯(lián)組合和第一輔助續(xù)流功率二極管(Dal)構(gòu)成； 低頻續(xù)流單元(4)由第五功率開關(guān)管(S5)和第五功率二極管(D5)的并聯(lián)組合、第六功率開關(guān)管(S6)和第六功率二極管(D6)的并聯(lián)組合組成； 所述第一功率開關(guān)管(S)、第二功率開關(guān)管(S2)、第三功率開關(guān)管(S3)、第四功率開關(guān)管(S4)、第五功率開關(guān)管(S5)、第六功率開關(guān)管(S6)、第一輔助功率開關(guān)管(Sla)、第二輔助功率開關(guān)管(S2a)、第三輔助功率開關(guān)管(S3a)、第四輔助功率開關(guān)管(S4a)為全控型器件；所述直流電容(cd。)的正端分別連接太陽(yáng)能電池正輸出端、第一功率開關(guān)管(S1)和第三功率開關(guān)管(S3)的集電極、第一功率二極管(D1)和第三功率二極管(D3)的陰極以及第一輔助諧振電容(Cla)的第一端；直流電容(Cdc)的負(fù)端分別連接太陽(yáng)能電池負(fù)輸出端、第二功率開關(guān)管(S2)和第四功率開關(guān)管(S4)的發(fā)射極、第二功率二極管(D2)和第四功率二極管(D4)的陽(yáng)極以及第二輔助諧振電容(C2a)的第一端； 所述第一功率開關(guān)管(S1)的發(fā)射極分別與第一功率二極管(D1)的陽(yáng)極、第一輔助功率開關(guān)管(Sla)的源極、第一輔助功率二極管(Dla)的陽(yáng)極、第二功率開關(guān)管(S2)的集電極、第二功率二極管(D2)的陰極、第二輔助功率開關(guān)管(S2a)的漏極、第二輔助功率二極管(D2a)的陰極、第六功率開關(guān)管(S6)的發(fā)射極和第六功率二極管(D6)的陽(yáng)極相連接，以及連接第一進(jìn)網(wǎng)濾波電感(Z1)的一端；第三功率開關(guān)管(S3)的發(fā)射極分別與第三功率二極管(D3)的陽(yáng)極、第三輔助功率開關(guān)管(S3a)的源極、第三輔助功率二極管(D3a)的陽(yáng)極、第四功率開關(guān)管(S4)的集電極、第四功率二極管(D4)的陰極、第四輔助功率開關(guān)管(S4a)的漏極、第四輔助功率二極管(D4a)的陰極、第五功率開關(guān)管(S5)的發(fā)射極和第五功率二極管(D5)的陽(yáng)極相連接，以及連接第二進(jìn)網(wǎng)濾波電感(Z2)的一端； 所述第五功率開關(guān)管(S5)的集電極和第五功率二極管(D5)的陰極、第六功率開關(guān)管(S6)的集電極和第六功率二極管(D6)的陰極相連接； 所述第一輔助功率開關(guān)管(Sla)的漏極分別與第一輔助功率二極管(Dla)的陰極、第三輔助功率開關(guān)管(S3a)的漏極、第三輔助功率二極管(D3a)的陰極和第一輔助諧振電感(Zla)的第一端相連接；第二輔助功率開關(guān)管(S2a)的源極分別與第二輔助功率二極管(D2a)的陽(yáng)極、第四輔助功率開關(guān)管(S4a)的源極、第四輔助功率二極管(D4a)的陽(yáng)極和第二輔助諧振電感D的第一端相連接； 所述第一輔助諧振電容(Crla)的第二端與第一輔助諧振電感(Zla)的第二端、第一輔助續(xù)流功率二極管(Dal)的陰極相連接；第二輔助諧振電容(C2a)的第二端與第二輔助諧振電感(Z2a)的第二端、第一輔助續(xù)流功率二極管(Dal)的陽(yáng)極相連接； 所述第一功率開關(guān)管(S1)的發(fā)射極分別連接第二功率開關(guān)管(S2)的集電極、第一功率二極管(D1)的陽(yáng)極和第二功率二極管(D2)的陰極，以及連接第一進(jìn)網(wǎng)濾波電感(Z1)的一端。
3.一種基于權(quán)利要求2所述高可靠無(wú)開關(guān)損耗型非隔離逆變器的開關(guān)控制時(shí)序，其特征在于:具體過程如下: 在正半周，第一功率開關(guān)管(S1)和第四功率開關(guān)管(S4)具有相同的驅(qū)動(dòng)時(shí)序，并按單極性SPWM方式高頻動(dòng)作；在負(fù)半周，將第一功率開關(guān)管(S1)和第四功率開關(guān)管(S4) —直關(guān)斷； 在負(fù)半周，第二功率開關(guān)管(S2)和第三功率開關(guān)管(S3)具有相同的驅(qū)動(dòng)時(shí)序，并按單極性SPWM方式高頻動(dòng)作；在正半周，將第二功率開關(guān)管(S2)和第三功率開關(guān)管(S3) —直關(guān)斷； 第五功率開關(guān)管(S5)在進(jìn)網(wǎng)電流正半周一直導(dǎo)通，第六功率開關(guān)管(S6)在進(jìn)網(wǎng)電流負(fù)半周一直導(dǎo)通，而且第五功率開關(guān)管(S5)與第六功率開關(guān)管(S6)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)，并加入死區(qū)時(shí)間； 第一輔助功率開關(guān)管(Sla)和第四輔助功率開關(guān)管(S4a)具有相同的驅(qū)動(dòng)時(shí)序并按與第一功率開關(guān)管(S1)和第四功率開關(guān)管(S4)準(zhǔn)互補(bǔ)的方式高頻動(dòng)作，在進(jìn)網(wǎng)電流正半周一直工作，在負(fù)半周停止工作，而且第一輔助開關(guān)(Sla)的導(dǎo)通開始階段與第一功率開關(guān)管(S1)的導(dǎo)通末尾階段有交疊區(qū)、第四輔助開關(guān)(S4a)的導(dǎo)通末尾階段與第四功率開關(guān)管(S4)的導(dǎo)通開始階段有交疊區(qū)；第二輔助功率開關(guān)管(S2a)和第三輔助功率開關(guān)管(S3a)具有相同的驅(qū)動(dòng)時(shí)序并按與第二功率開關(guān)管(S2)和第三功率開關(guān)管(S3)準(zhǔn)互補(bǔ)的方式高頻動(dòng)作，在進(jìn)網(wǎng)電流負(fù)半周一直工作，在正半周停止工作，而且第二輔助開關(guān)(S2a)的導(dǎo)通開始階段與第二功率開關(guān)管(S2)的導(dǎo)通末尾階段有交疊區(qū)、第三輔助開關(guān)(S3a)的導(dǎo)通末尾階段與第三功率開關(guān)管(S3)的導(dǎo)通開始階段有交疊區(qū)。
【文檔編號(hào)】H02M7/537GK104242716SQ201410387704
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月7日
【發(fā)明者】肖華鋒 申請(qǐng)人:東南大學(xué)