[實用新型]BH逆變拓撲結構

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120495324.9
• 申請日: 2011-12-02
• 公開（公告）號: CN202334356U
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設計）人: 管曉磊;徐穎;劉富利;韋健;遲爽;朱巖
• 申請（專利權）人: 哈爾濱九洲電氣股份有限公司
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48;H02M7/537
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明專利涉及光伏發(fā)電逆變領域，具體涉及一種能提高有源逆變裝置網(wǎng)側部分效率的拓撲結構。

背景技術

隨著能源危機和使用傳統(tǒng)能源對環(huán)境的影響，以煤炭和石油為主的傳統(tǒng)能源發(fā)電在整個電力系統(tǒng)中比例會逐漸減少。以風能和太陽能為主的新能源將會在今后有長足的發(fā)展。太陽能以其清潔，無污染，適用地域廣泛的優(yōu)勢，將成為21世紀最重要的能源之一，這就對太陽能光伏發(fā)電的效率有嚴格的要求。希望效率越高越好。而現(xiàn)在主流光伏逆變器所采用的拓撲結構多為由4支IGBT，或由2支IGBT和2支MOS管組成的H4全橋拓撲結構，再經(jīng)過濾波電感L，濾波電容C所組成的濾波器接入電網(wǎng)。對H4全橋的拓撲結構，采用業(yè)界何種主流控制方式，其4支開關管或2支開關管都工作在開關頻率，是影響光伏逆變器效率的主要損耗之一，濾波電感都工作在高頻的雙向勵磁狀態(tài)，由此產(chǎn)生的電流應力不僅在電感和電容上產(chǎn)生很大的的功率損耗，而且瞬時產(chǎn)生的電壓、電流峰值也會對所選用的開關器件安全運行造成不良的影響。為此業(yè)界在此基礎上提出的多種改進的拓撲結構。如著名的H5拓撲結構，其是在H4全橋拓撲的基礎上提煉總結出H5拓撲結構，此結構具有效率高等特點，但是其在一個電網(wǎng)工頻工作周期中，還是有相當大于2支的IGBT或者MOS管處于開關頻率的工作狀態(tài)，以及后級并網(wǎng)濾波電感要分解成兩部分，對稱的接在交流電網(wǎng)的L線、N線。系統(tǒng)比較復雜、限制了效率的進一步提高。比較主流的拓撲還有如下拓撲，分為帶交流旁路的全橋拓撲、帶直流旁路的拓撲。其中帶直流旁路的全橋拓撲，其是在原有的H4全橋拓撲基礎上，在光電池輸出及H4全橋輸入之間的正負母線上分別各接入一支IGBT。在一個電網(wǎng)工作工頻周期中，在正負母線上的IGBT都工作在開關頻率，也是有相當大于2支的IGBT或者MOS管處于開關頻率的工作狀態(tài)，損耗也是比較大，而且此拓撲使用了6支開關管，在效率不是很高的基礎上還增加了整個拓撲的成本；也增加了這個拓撲工作中的故障點。另一種帶交流旁路的全橋拓撲，其也是在H4全橋拓撲的基礎上，在H4全橋輸出與并網(wǎng)電感的輸入之間即正負母線之間跨接由2只IGBT組成的串聯(lián)通路。此通路在H4全橋工作在交流正半周期時，1支IGBT始終開通，另1支IGBT始終關閉，H4全橋的對臂工作在高頻開關狀態(tài)，在交流負半周期時另1支IGBT始終導通，而在交流正半周期導通的IGBT始終關閉，另一對在交流正半周期時關閉的H4全橋對臂工作在高頻開關狀態(tài)，在交流正半周期時工作的H4全橋對臂工作始終關閉。在一個電網(wǎng)工頻工作周期中，也是有相當大于2支的IGBT或者MOS管處于開關頻率的工作狀態(tài)，損耗比較大，而且此拓撲也是使用了6支開關管，在效率不高的基礎上也是增加了整個拓撲的成本，增加故障點。在此基礎上提出了本發(fā)明專利的內(nèi)容，本發(fā)明專利的特點是整個拓撲結構簡單、損耗小、故障點少、效率高、性價比高。本發(fā)明的拓撲結構也是由5支開關管及1支二極管組成，在交流電網(wǎng)的正半周期，串聯(lián)在正母線上的IGBT以開關頻率工作在高頻狀態(tài)、而H4全橋的一組對臂以交流電網(wǎng)的頻率工作在低頻狀態(tài)；另一組對臂處在關閉狀態(tài)。在交流電網(wǎng)的負半周期，串聯(lián)在正母線上的IGBT以開關頻率工作在高頻狀態(tài)，H4全橋的另一組對臂以交流電網(wǎng)的頻率工作在低頻狀態(tài)；在正半周期工作的對臂處在關斷階段。這樣在一個交流電網(wǎng)工頻工作周期中，始終只有1支開關管以開關頻率工作在高頻狀態(tài)，其余4支開關管都工作在工頻狀態(tài)，損耗會有明顯的減少。在母線電壓與H4全橋輸入之間的電感始終工作在單相勵磁狀態(tài)，這樣這個拓撲結構與上述的各個方案對比，從開關損耗方面以及電感的損耗方面對比來說，損耗都有很大的下降，效率會有明顯的提升。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明專利的目的是提高有源逆變裝置網(wǎng)側部分的效率。通過采用本發(fā)明專利所提出的BH逆變拓撲結構來實現(xiàn)。

為達到上述目的，本發(fā)明專利的技術方案如下：一種BH逆變拓撲結構，包括無電容BUCK單元和逆變H橋單元，其特征在于：無電容BUCK單元包括第一IGBT、電感線圈和二極管，逆變H橋單元包括第二IGBT、第三IGBT、第四IGBT和第五IGBT，第一IGBT的發(fā)射極分別與電感線圈的一端、二極管的負極連接，輸入的直流電源的正極與第一IGBT的集電極連接，二極管的正極與輸入的直流電源的負極連接，電感線圈的另外一端分別與第二IGBT的集電極、第五IGBT的集電極連接，第二IGBT的發(fā)射極分別與第三IGBT的集電極、電網(wǎng)的一端連接，第五IGBT的發(fā)射極分別與第四IGBT的集電極、電網(wǎng)的另外一端連接，二極管的正極分別與第三IGBT的發(fā)射極、第四IGBT的發(fā)射極連接。

本發(fā)明還具有如下特點：