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)流支路由兩個反向連接的開關(guān)管構(gòu)成，兩個反向連接的開關(guān)管的連接點與兩個分壓電容的連接點之間連接有箝位支路，箝位支路由一個箝位開關(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，只需另外增加三個開關(guān)管即可實現(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)逆變拓撲技術(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電壓和交流輸出滿足國標要求的電能質(zhì)量。但由于逆變器沒有變壓器隔離，使得逆變器的開關(guān)器件高頻動作通過系統(tǒng)寄生電容產(chǎn)生漏電流，這個會造成EMC干擾加重，漏電流過大甚至?xí)υO(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、濾波電感電流脈動小等優(yōu)點。但在開關(guān)動作時會產(chǎn)生較大的共模電壓，為了有效抑制共模電壓，申請?zhí)枮?01120403241.2的中國專利申請中，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)流提供一個通路，同時將這兩個開關(guān)管的續(xù)流期間的電位通過另外兩個反向串聯(lián)的開關(guān)鉗位至兩個直流母線電容的連接點，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個開關(guān)管，帶來了較高的成本，也增加了系統(tǒng)損耗。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實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個開關(guān)管造成的較高成本的問題。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實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)流支路由兩個反向連接的開關(guān)管構(gòu)成，所述兩個反向連接的開關(guān)管的連接點與所述兩個分壓電容的連接點之間連接有箝位支路，所述箝位支路由一個箝位開關(guān)管構(gòu)成。
[0006]所述兩個反向連接的開關(guān)管共陽極連接，所述箝位開關(guān)管的陽極連接所述兩個反向連接的開關(guān)管的連接點。
[0007]所述兩個反向連接的開關(guān)管共陰極連接，所述箝位開關(guān)管的陰極連接所述兩個反向連接的開關(guān)管的連接點。
[0008]所述開關(guān)管為IGBT和/或M0SFET，當開關(guān)管為IGBT時，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；當開關(guān)管為MOSFET時，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]每個所述開關(guān)管均反向并聯(lián)一個二極管。
[0010]本實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，可以實現(xiàn)續(xù)流階段時續(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，這僅有的一個開關(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，只需另外增加三個開關(guān)管即可實現(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開關(guān)管，進一步降低導(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)動信號示意圖；
[0014]圖4-1是電網(wǎng)電壓正半周時，且開關(guān)管S1、S4導(dǎo)通，開關(guān)管S2、S3關(guān)斷時的并網(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，且開關(guān)管S1、S2、S3、S4關(guān)斷時的并網(wǎng)逆變器的工作模態(tài)圖；
[0016]圖4-3是電網(wǎng)電壓負半周時，且開關(guān)管S2、S3導(dǎo)通，開關(guān)管S1、S4關(guān)斷時的并網(wǎng)逆變器的工作模態(tài)圖；
[0017]圖4-4是電網(wǎng)電壓負半周時，且開關(guān)管S1、S2、S3、S4關(guān)斷時的并網(wǎng)逆變器的工作模態(tài)圖；
[0018]圖5是本實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。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明。
[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，太陽能電池的正負極輸出端對應(yīng)連接有正極直流母線和負極直流母線，分壓電容支路連接在全橋單元的正負極直流母線之間。
[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的連接點與電容Cdcl和電容Cdc2的連接點之間連接箝位支路，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，開關(guān)管S7的陰極連接電容Cdcl和電容Cdc2的連接點。
[0023]開關(guān)管S5的陰極還連接進網(wǎng)濾波器LI的一端，進網(wǎng)濾波器LI的另一端連接電網(wǎng)；開關(guān)管S6的陽極還連接進網(wǎng)濾波器L2的一端，進網(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開關(guān)管SI和S4以開關(guān)頻率同時動作，開關(guān)管S5、S6和S7與開關(guān)管SI和S4互補工作，開關(guān)管S2和S3處于關(guān)斷狀態(tài)。電壓負半工頻周期時開關(guān)管S2和S3以開關(guān)頻率同時動作，開關(guān)管S5、S6和S7與開關(guān)管S2和S3互補工作，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，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、進網(wǎng)濾波器L1、電網(wǎng)和濾波電容C、進網(wǎng)濾波器L2、開關(guān)管S4回到負母線，如圖4-1所示。
[0027]當開關(guān)管S1、S4關(guān)斷時，開關(guān)管S5、S6、S7開通，電感電流經(jīng)進網(wǎng)濾波器L1、電網(wǎng)和濾波電容C、進網(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C點電壓高于O點時，開關(guān)管S7流過電流;當C點電壓低于O點時，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點電壓鉗位于O點，如圖4-2所示。
[0028]特別的，S5、S6也可以以工頻進行開關(guān)動作，在電網(wǎng)正半周時S5開通，S6關(guān)斷。在電網(wǎng)過零點時，S5延時關(guān)斷，S6提前開通。
[0029]電網(wǎng)電壓負半周:
[0030]開關(guān)管S2、S3開通時，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、進網(wǎng)濾波器L2、電網(wǎng)和濾波電容C、進網(wǎng)濾波器L1、開關(guān)管S2回到負母線，如圖4-3所示。
[0031]當開關(guān)管S2、S3關(guān)斷時，開關(guān)管S5、S6、S7開通，電感電流經(jīng)進網(wǎng)濾波器L2、電網(wǎng)和濾波電容C、進網(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C點電壓高于O點時，開關(guān)管S7流過電流，當C點電壓低于O點時，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點電壓鉗位于O點，如圖4-4所示。
[0032]特別的，S5、S6也可以以工頻進行開關(guān)動作，在電網(wǎng)負半周時S6開通，S5關(guān)斷。在電網(wǎng)過零點時，S6延時關(guān)斷，S5提前開通。
[0033]電網(wǎng)電壓不管是在正半周或者負半周，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。當開關(guān)管為IGBT時，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；當開關(guān)管為MOSFET時，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]上述實施例中，續(xù)流支路上的兩個反向連接的開關(guān)管共陽極連接，箝位開關(guān)管的陽極連接這兩個反向連接的開關(guān)管的連接點。作為其他的實施例，續(xù)流支路上的兩個反向連接的開關(guān)管共陰極連接，箝位開關(guān)管的陰極連接這兩個反向連接的開關(guān)管的連接點，如圖5所示。
[0037]以上給出了具體的實施方式，但本實用新型不局限于所描述的實施方式。本實用新型的基本思路在于上述基本方案，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本實用新型的教導(dǎo)，設(shè)計出各種變形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費創(chuàng)造性勞動。在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下對實施方式進行的變化、修改、替換和變型仍落入本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
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)流支路由兩個反向連接的開關(guān)管構(gòu)成，所述兩個反向連接的開關(guān)管的連接點與所述兩個分壓電容的連接點之間連接有箝位支路，其特征在于，所述箝位支路由一個箝位開關(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反向連接的開關(guān)管的連接點。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反向連接的開關(guān)管的連接點。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，當開關(guān)管為IGBT時，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；當開關(guān)管為MOSFET時，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，每個所述開關(guān)管均反向并聯(lián)一個二極管。
【文檔編號】H02M7/5387GK205622539SQ201620380582
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】孟向軍, 牛化鵬, 王林, 張海龍
【申請人】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