一種非隔離單相光伏并網(wǎng)逆變器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種非隔離單相光伏并網(wǎng)逆變器，包括H橋電路，H橋電路的直流側(cè)連接有串聯(lián)的兩個(gè)分壓電容，H橋電路的交流側(cè)連接有續(xù)流支路，續(xù)流支路由兩個(gè)反向連接的開關(guān)管構(gòu)成，兩個(gè)反向連接的開關(guān)管的連接點(diǎn)與兩個(gè)分壓電容的連接點(diǎn)之間連接有箝位支路，箝位支路由一個(gè)箝位開關(guān)管構(gòu)成，箝位開關(guān)管就能夠?qū)⒗m(xù)流電壓箝位至太陽能電池電壓的二分之一。除去全橋中的開關(guān)管，只需另外增加三個(gè)開關(guān)管即可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中的非隔離光伏并網(wǎng)逆變器的功能，較現(xiàn)有技術(shù)中的逆變器減少了一個(gè)開關(guān)管，降低導(dǎo)通損耗和投入成本。
【專利說明】
一種非隔離單相光伏并網(wǎng)逆變器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種非隔離單相光伏并網(wǎng)逆變器，屬于并網(wǎng)逆變拓?fù)浼夹g(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器要求效率高、成本低，能夠承受光伏電池輸出的大波動(dòng)電壓和交流輸出滿足國標(biāo)要求的電能質(zhì)量。但由于逆變器沒有變壓器隔離，使得逆變器的開關(guān)器件高頻動(dòng)作通過系統(tǒng)寄生電容產(chǎn)生漏電流，這個(gè)會(huì)造成EMC干擾加重，漏電流過大甚至?xí)?duì)設(shè)備和人身造成傷害。
[0003]單極性調(diào)制方法是目前單相光伏逆變器中使用較多的調(diào)制方法，它具有直流電壓利用率高、濾波電感電流脈動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)。但在開關(guān)動(dòng)作時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的共模電壓，為了有效抑制共模電壓，申請(qǐng)?zhí)枮?01120403241.2的中國專利申請(qǐng)中，在交流橋口反向串聯(lián)兩只開關(guān)管，為橋臂開關(guān)關(guān)斷期間電流的續(xù)流提供一個(gè)通路，同時(shí)將這兩個(gè)開關(guān)管的續(xù)流期間的電位通過另外兩個(gè)反向串聯(lián)的開關(guān)鉗位至兩個(gè)直流母線電容的連接點(diǎn)，從而有效的抑制了共模電壓，如圖1所示。但是其相比單相全橋增加了4個(gè)開關(guān)管，帶來了較高的成本，也增加了系統(tǒng)損耗。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種非隔離單相光伏并網(wǎng)逆變器，用以解決傳統(tǒng)單相光伏逆變器中增加了 4個(gè)開關(guān)管造成的較高成本的問題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的方案包括一種非隔離單相光伏并網(wǎng)逆變器，包括H橋電路，H橋電路的直流側(cè)連接有串聯(lián)的兩個(gè)分壓電容，H橋電路的交流側(cè)連接有續(xù)流支路，續(xù)流支路由兩個(gè)反向連接的開關(guān)管構(gòu)成，所述兩個(gè)反向連接的開關(guān)管的連接點(diǎn)與所述兩個(gè)分壓電容的連接點(diǎn)之間連接有箝位支路，所述箝位支路由一個(gè)箝位開關(guān)管構(gòu)成。
[0006]所述兩個(gè)反向連接的開關(guān)管共陽極連接，所述箝位開關(guān)管的陽極連接所述兩個(gè)反向連接的開關(guān)管的連接點(diǎn)。
[0007]所述兩個(gè)反向連接的開關(guān)管共陰極連接，所述箝位開關(guān)管的陰極連接所述兩個(gè)反向連接的開關(guān)管的連接點(diǎn)。
[0008]所述開關(guān)管為IGBT和/或M0SFET，當(dāng)開關(guān)管為IGBT時(shí)，開關(guān)管的陽極為IGBT的集電極，開關(guān)管的陰極為IGBT的發(fā)射極；當(dāng)開關(guān)管為MOSFET時(shí)，開關(guān)管的陽極為MOSFET的漏極，開關(guān)管的陰極為MOSFET的源極。
[0009]每個(gè)所述開關(guān)管均反向并聯(lián)一個(gè)二極管。
[0010]本實(shí)用新型提供的非隔離單相光伏并網(wǎng)逆變器中，用于續(xù)流的開關(guān)管為兩個(gè)，可以實(shí)現(xiàn)續(xù)流階段時(shí)續(xù)流回路電位處于二分之一的電池電壓來抑制漏電流，并保證了功率傳輸階段輸出電流僅流經(jīng)該兩個(gè)開關(guān)管，有效降低了導(dǎo)通損耗，而且用于箝位的開關(guān)管只有一個(gè)，這僅有的一個(gè)開關(guān)管就能夠?qū)⒗m(xù)流電壓箝位至太陽能電池電壓的二分之一。也就是說，本實(shí)用新型提供的非隔離單相光伏并網(wǎng)逆變器中，除去全橋中的開關(guān)管，只需另外增加三個(gè)開關(guān)管即可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中的逆變器的功能，較現(xiàn)有技術(shù)中的逆變器減少了一個(gè)開關(guān)管，進(jìn)一步降低導(dǎo)通損耗和投入成本。
【附圖說明】
[0011]圖1是現(xiàn)有的非隔離光伏并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是本實(shí)用新型提供的非隔離單相光伏并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3是開關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)示意圖；
[0014]圖4-1是電網(wǎng)電壓正半周時(shí)，且開關(guān)管S1、S4導(dǎo)通，開關(guān)管S2、S3關(guān)斷時(shí)的并網(wǎng)逆變器的工作模態(tài)圖；
[0015]圖4-2是電網(wǎng)電壓正半周時(shí)，且開關(guān)管S1、S2、S3、S4關(guān)斷時(shí)的并網(wǎng)逆變器的工作模態(tài)圖；
[0016]圖4-3是電網(wǎng)電壓負(fù)半周時(shí)，且開關(guān)管S2、S3導(dǎo)通，開關(guān)管S1、S4關(guān)斷時(shí)的并網(wǎng)逆變器的工作模態(tài)圖；
[0017]圖4-4是電網(wǎng)電壓負(fù)半周時(shí)，且開關(guān)管S1、S2、S3、S4關(guān)斷時(shí)的并網(wǎng)逆變器的工作模態(tài)圖；
[0018]圖5是本實(shí)用新型提供的另一種非隔離單相光伏并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4-1至4-4中的虛線開關(guān)管表示為沒有導(dǎo)通的開關(guān)管。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0021]如圖2所示的非隔離單相光伏并網(wǎng)逆變器，包括分壓電容支路、箝位支路、全橋單元和續(xù)流支路，太陽能電池的正負(fù)極輸出端對(duì)應(yīng)連接有正極直流母線和負(fù)極直流母線，分壓電容支路連接在全橋單元的正負(fù)極直流母線之間。
[0022]分壓電容支路上串接有電容Cdcl和電容Cdc2，全橋單元由開關(guān)管S1、開關(guān)管S2、開關(guān)管S3和開關(guān)管S4組成，開關(guān)管SI的陽極和開關(guān)管S3的陽極連接正極直流母線，開關(guān)管S2的陰極和開關(guān)管S4的陰極連接負(fù)極直流母線。續(xù)流支路由開關(guān)管S5和開關(guān)管S6組成，開關(guān)管S5的陰極連接開關(guān)管SI的陰極，開關(guān)管S6的陰極連接開關(guān)管S4的陽極，開關(guān)管S5和開關(guān)管S6共陽極連接，開關(guān)管S5和開關(guān)管S6的連接點(diǎn)與電容Cdcl和電容Cdc2的連接點(diǎn)之間連接箝位支路，箝位支路上串接開關(guān)管S7，開關(guān)管S7的陽極連接開關(guān)管S5和開關(guān)管S6的連接點(diǎn)，開關(guān)管S7的陰極連接電容Cdcl和電容Cdc2的連接點(diǎn)。
[0023]開關(guān)管S5的陰極還連接進(jìn)網(wǎng)濾波器LI的一端，進(jìn)網(wǎng)濾波器LI的另一端連接電網(wǎng)；開關(guān)管S6的陽極還連接進(jìn)網(wǎng)濾波器L2的一端，進(jìn)網(wǎng)濾波器L2的另一端也連接電網(wǎng)。
[0024]假設(shè)并網(wǎng)電壓和電流相位相同，如圖3所示，電網(wǎng)電壓正半工頻周期時(shí)開關(guān)管SI和S4以開關(guān)頻率同時(shí)動(dòng)作，開關(guān)管S5、S6和S7與開關(guān)管SI和S4互補(bǔ)工作，開關(guān)管S2和S3處于關(guān)斷狀態(tài)。電壓負(fù)半工頻周期時(shí)開關(guān)管S2和S3以開關(guān)頻率同時(shí)動(dòng)作，開關(guān)管S5、S6和S7與開關(guān)管S2和S3互補(bǔ)工作，開關(guān)管SI和S4處于關(guān)斷狀態(tài)。
[0025]在電網(wǎng)電壓正半周:
[0026]開關(guān)管S1、S4開通時(shí)，開關(guān)管S5、S6、S7關(guān)斷，電流經(jīng)從正母線經(jīng)過開關(guān)管S1、進(jìn)網(wǎng)濾波器L1、電網(wǎng)和濾波電容C、進(jìn)網(wǎng)濾波器L2、開關(guān)管S4回到負(fù)母線，如圖4-1所示。
[0027]當(dāng)開關(guān)管S1、S4關(guān)斷時(shí)，開關(guān)管S5、S6、S7開通，電感電流經(jīng)進(jìn)網(wǎng)濾波器L1、電網(wǎng)和濾波電容C、進(jìn)網(wǎng)濾波器L2、開關(guān)管S6的反并聯(lián)二極管、開關(guān)管S5續(xù)流。另外，當(dāng)C點(diǎn)電壓高于O點(diǎn)時(shí)，開關(guān)管S7流過電流;當(dāng)C點(diǎn)電壓低于O點(diǎn)時(shí)，開關(guān)管S7的反并聯(lián)二極管流過電流。通過開關(guān)管S7和其反并聯(lián)的二極管的作用，始終將C點(diǎn)電壓鉗位于O點(diǎn)，如圖4-2所示。
[0028]特別的，S5、S6也可以以工頻進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，在電網(wǎng)正半周時(shí)S5開通，S6關(guān)斷。在電網(wǎng)過零點(diǎn)時(shí)，S5延時(shí)關(guān)斷，S6提前開通。
[0029]電網(wǎng)電壓負(fù)半周:
[0030]開關(guān)管S2、S3開通時(shí)，開關(guān)管S5、S6、S7關(guān)斷，電流經(jīng)從正母線經(jīng)過開關(guān)管S3、進(jìn)網(wǎng)濾波器L2、電網(wǎng)和濾波電容C、進(jìn)網(wǎng)濾波器L1、開關(guān)管S2回到負(fù)母線，如圖4-3所示。
[0031]當(dāng)開關(guān)管S2、S3關(guān)斷時(shí)，開關(guān)管S5、S6、S7開通，電感電流經(jīng)進(jìn)網(wǎng)濾波器L2、電網(wǎng)和濾波電容C、進(jìn)網(wǎng)濾波器L1、開關(guān)管S5的反并聯(lián)二極管、開關(guān)管S6續(xù)流。另外，當(dāng)C點(diǎn)電壓高于O點(diǎn)時(shí)，開關(guān)管S7流過電流，當(dāng)C點(diǎn)電壓低于O點(diǎn)時(shí)，開關(guān)管S7的反并聯(lián)二極管流過電流。通過開關(guān)管S7和其反并聯(lián)的二極管的作用，始終將C點(diǎn)電壓鉗位于O點(diǎn)，如圖4-4所示。
[0032]特別的，S5、S6也可以以工頻進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，在電網(wǎng)負(fù)半周時(shí)S6開通，S5關(guān)斷。在電網(wǎng)過零點(diǎn)時(shí)，S6延時(shí)關(guān)斷，S5提前開通。
[0033]電網(wǎng)電壓不管是在正半周或者負(fù)半周，開關(guān)管S7都能將續(xù)流電壓箝位至太陽能電池電壓的二分之一。
[0034]該實(shí)施例中，開關(guān)管可以是IGBT、M0SFET，還可以是其他類型的半控型器件或者全控型器件。當(dāng)開關(guān)管為IGBT時(shí)，開關(guān)管的陽極為IGBT的集電極，開關(guān)管的陰極為IGBT的發(fā)射極；當(dāng)開關(guān)管為MOSFET時(shí)，開關(guān)管的陽極為MOSFET的漏極，開關(guān)管的陰極為MOSFET的源極。
[0035]另外，本實(shí)用新型提供的非隔離單相光伏并網(wǎng)逆變器中，開關(guān)管可以全部是一種類型的開關(guān)管，比如說，開關(guān)管全部是IGBT和MOSFET;逆變器中的開關(guān)管還可以混合使用，比如說，逆變器中的開關(guān)管有IGBT，還有MOSFET。
[0036]上述實(shí)施例中，續(xù)流支路上的兩個(gè)反向連接的開關(guān)管共陽極連接，箝位開關(guān)管的陽極連接這兩個(gè)反向連接的開關(guān)管的連接點(diǎn)。作為其他的實(shí)施例，續(xù)流支路上的兩個(gè)反向連接的開關(guān)管共陰極連接，箝位開關(guān)管的陰極連接這兩個(gè)反向連接的開關(guān)管的連接點(diǎn)，如圖5所示。
[0037]以上給出了具體的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型不局限于所描述的實(shí)施方式。本實(shí)用新型的基本思路在于上述基本方案，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本實(shí)用新型的教導(dǎo)，設(shè)計(jì)出各種變形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)。在不脫離本實(shí)用新型的原理和精神的情況下對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行的變化、修改、替換和變型仍落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種非隔離單相光伏并網(wǎng)逆變器，包括H橋電路，H橋電路的直流側(cè)連接有串聯(lián)的兩個(gè)分壓電容，H橋電路的交流側(cè)連接有續(xù)流支路，續(xù)流支路由兩個(gè)反向連接的開關(guān)管構(gòu)成，所述兩個(gè)反向連接的開關(guān)管的連接點(diǎn)與所述兩個(gè)分壓電容的連接點(diǎn)之間連接有箝位支路，其特征在于，所述箝位支路由一個(gè)箝位開關(guān)管構(gòu)成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非隔離單相光伏并網(wǎng)逆變器，其特征在于，所述兩個(gè)反向連接的開關(guān)管共陽極連接，所述箝位開關(guān)管的陽極連接所述兩個(gè)反向連接的開關(guān)管的連接點(diǎn)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非隔離單相光伏并網(wǎng)逆變器，其特征在于，所述兩個(gè)反向連接的開關(guān)管共陰極連接，所述箝位開關(guān)管的陰極連接所述兩個(gè)反向連接的開關(guān)管的連接點(diǎn)。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的非隔離單相光伏并網(wǎng)逆變器，其特征在于，所述開關(guān)管為IGBT和/或MOSFET，當(dāng)開關(guān)管為IGBT時(shí)，開關(guān)管的陽極為IGBT的集電極，開關(guān)管的陰極為IGBT的發(fā)射極；當(dāng)開關(guān)管為MOSFET時(shí)，開關(guān)管的陽極為MOSFET的漏極，開關(guān)管的陰極為MOSFET的源極。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非隔離單相光伏并網(wǎng)逆變器，其特征在于，每個(gè)所述開關(guān)管均反向并聯(lián)一個(gè)二極管。
【文檔編號(hào)】H02M7/5387GK205622539SQ201620380582
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年4月29日
【發(fā)明人】孟向軍, ?；i, 王林, 張海龍
【申請(qǐng)人】許繼電氣股份有限公司, 西安許繼電力電子技術(shù)有限公司, 國家電網(wǎng)公司