[發明專利]光伏并網六開關管全橋逆變器及其控制方法

無效

• 申請號: 201110052755.2
• 申請日: 2011-03-04
• 公開（公告）號: CN102088193A
• 公開（公告）日: 2011-06-08
• 發明（設計）人: 王建華;嵇保健;趙劍鋒
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本發明涉及直流交流逆變器，特別是涉及光伏并網逆變器，屬于電力電子變換器。

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背景技術

光伏發電具有可持續發展、環境友好特點，在應對能源及環境危機問題上較有優勢。通常并網發電逆變器標準拓撲為四開關管全橋結構，通過工頻隔離變壓器或直接并網發電。由于工頻隔離變壓器增加了系統成本，不利于重量體積優化，且效率較低，因而四開關管全橋拓撲是中小功率光伏并網系統首選方案。為進一步優化效率，單極性調制相比雙極性調制在實際中應用更多。但不隔離光伏發電系統由于光伏面板占地較大，存在較大的寄生電容，而單極性調制相比雙極性調制存在較大的共模電壓，在沒有工頻變壓器或高頻變壓器隔離情況下將有可能導致出現較大的共模電流威脅人身安全。

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發明內容

技術問題：?本發明的目的是在研究上述技術的基礎上，提出一種光伏并網六開關管全橋逆變器及其控制方法，采用單極性調制策略，在保留單極性調制無工頻變壓器隔離四開關管全橋逆變器效率高的特點同時，共模電壓較小。

技術方案：本發明提出的一種六開關管全橋逆變器，包括與輸入直流電源并聯電路以及與交流電網并聯電路,

????本發明的光伏并網六開關管全橋逆變器包括輸入端的直流電源并聯電路以及輸出端的與交流電網并聯電路:

所述輸入端的直流電源并聯電路包括兩條并聯支路，第一條支路連接的順序是：電源正端、第一開關管、第五開關管、第三開關管、電源負端；第二條支路連接的順序是：電源正端、第二開關管、第六開關管、第四開關管、電源負端；

所述的交流電網并聯電路包括兩條并聯支路，第一條支路連接的順序是:第一濾波電感、交流電網、第二濾波電感、第一二極管、第五開關管；第二條支路連接的順序是:第一濾波電感、交流電網、第二濾波電感、第二二極管、第六開關管。

第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管、第五開關管、第六開關管

為雙極型晶體管、金屬氧化物場效應管或絕緣柵雙極型晶體管。

本發明的光伏并網六開關管全橋逆變器的控制方法為：

a.電網電壓正半周時，第五開關管直通，第一開關管、第四開關管以相同的驅動信號高頻開關，第二開關管、第六開關管、第三開關管關斷；第一開關管、第四開關管導通時，輸入電源經第一開關管、第五開關管、第一濾波電感、交流電網、第二濾波電感、第四開關管構成供電回路向電網供電；第一開關管、第四開關管關斷時，并網電流經第五開關管、第一濾波電感、交流電網、第二濾波電感、第一二極管構成續流回路維持并網電流；

b.電網電壓負半周時，第六開關管直通，第二開關管、第三開關管以相同的驅動信號高頻開關，第一開關管、第五開關管、第四開關管關斷；第二開關管、第三開關管導通時，輸入電源經第二開關管、第六開關管、第二濾波電感、交流電網、第一濾波電感、第三開關管構成供電回路向電網供電；第二開關管、第三開關管關斷時，并網電流經第六開關管、第二濾波電感、交流電網、第一濾波電感、第二二極管構成續流回路維持并網電流。

有益效果：本發明公開了一種六開關管全橋逆變器，包括六個開關管，兩個二極管，兩個輸出濾波電感。配合其控制方法，本發明避免使用開關管體二極管，實現了光伏并網發電無變壓器隔離情況下，高效率，無漏電流問題有源并網逆變。

附圖說明

圖1為所本發明所提出的并網六開關管全橋逆變器拓撲。

圖2為電網電壓正半周時,與輸入電源并聯支路開關管導通時，輸入電源向電網傳輸能量電路，其中N點為直流輸入負端，E點為交流電網零線。

圖3為電網電壓正半周時,與輸入電源并聯支路開關管關斷時，電網側續流電路。

其中包括：第一開關管S₁、第二開關管S₂、第三開關管S₃、第四開關管S₄、第五開關管S₅、第六開關管S₆；第一濾波電感L₁、第二濾波電感L₂；交流電網V_grid、第一二極管D₁、第二二極管D₂。

圖4為并網六開關管全橋拓撲工作時控制方法示意圖，從上到下依次是各開關管驅動信號、并網交流電壓、電感L1電流(即并網電流)。

圖5為六開關管全橋拓撲共模電壓、共模電流波形，從上到下依次是橋臂輸出電壓對直流母線負端共模電壓、直流母線負端對地共模電壓、共模電流。

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具體實施方式