[發(fā)明專利]低共模噪聲并網(wǎng)逆變電路及無功功率控制方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210010585.6
• 申請(qǐng)日: 2012-01-14
• 公開（公告）號(hào): CN103208935A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁寶;孫立峰;牟英峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 牟英峰
• 主分類號(hào): H02M7/48
• 分類號(hào): H02M7/48;H02M3/155;H02M7/521;H02M1/44
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低共模噪聲的并網(wǎng)逆變電路及無功功率控制方法，尤其是一種高轉(zhuǎn)換效率、低諧波失真度的，同時(shí)可進(jìn)行功率因數(shù)調(diào)節(jié)的DC/AC并網(wǎng)逆變電路及無功功率調(diào)節(jié)方法。

背景技術(shù)

并網(wǎng)逆變電路的作用是將直流電壓變換成正弦交流電，并實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)供給用電設(shè)備使用。高效率、低諧波失真度是該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵指標(biāo)；在并網(wǎng)發(fā)電時(shí)，也需要根據(jù)電力調(diào)度指令調(diào)整功率因數(shù)。

目前存在的并網(wǎng)逆變器技術(shù)多采用四管全橋電路結(jié)構(gòu)，如圖2所示，采用雙極性調(diào)制方式或單極性調(diào)制方式。雙極性調(diào)制電路中，四個(gè)開關(guān)管（虛線框中所示）都以較高開關(guān)頻率工作，開關(guān)管的損耗較大，影響效率，并且存在較大的開關(guān)噪聲和電流紋波幅值。單極性調(diào)制電路中，逆變產(chǎn)生的共模電壓幅值變化較大，由此產(chǎn)生的共模電流隨著開關(guān)頻率的增加線性增大，諧波失真和共模噪聲干擾較嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種DC/AC并網(wǎng)逆變電路，使用三顆高頻開關(guān)管實(shí)現(xiàn)調(diào)制，在同一時(shí)間最多有兩個(gè)開關(guān)管做高頻動(dòng)作，有效降低了高頻開關(guān)損耗、提高了轉(zhuǎn)換效率；在輸出無功功率時(shí)，僅有一顆高頻開關(guān)管工作，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)逆變、并網(wǎng)及功率因數(shù)控制，是具有很強(qiáng)過載能力的并網(wǎng)逆變電路，能廣泛用于風(fēng)力、太陽能并網(wǎng)逆變器、微網(wǎng)逆變器等并網(wǎng)電源和逆變器電源技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)能滿足功率因數(shù)調(diào)節(jié)的要求。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種DC/AC并網(wǎng)逆變電路(如圖1所示)，包括增強(qiáng)型降壓斬波電路、可控硅換相電路、逆變電流采樣電路、電壓電流檢測(cè)電路、可控硅換相控制電路以及SPWM控制電路。在需要功率因數(shù)調(diào)節(jié)時(shí)：若逆變器輸出有功功率，增強(qiáng)型降壓斬波電路只有兩個(gè)個(gè)功率開關(guān)處于SPWM調(diào)制狀態(tài)，另外一個(gè)功率開關(guān)處于常開狀態(tài)；若逆變器進(jìn)行無功功率調(diào)節(jié)，只有一個(gè)功率開關(guān)均處于開關(guān)狀態(tài)。

所述的增強(qiáng)型降壓斬波電路包括功率開關(guān)Q1（MOSFET或IGBT）、功率開關(guān)Q2（MOSFET或IGBT），功率開關(guān)Q3（MOSFET或IGBT）二極管D1、二極管D2、二極管D3，電感L1，電感L2，電容C1和低頻開關(guān)Q3，功率開關(guān)Q1漏極（或集電極）與直流電源正極和二極管D2陰極相接，其源極（或發(fā)射極）與電感L1一端、二極管D1陰極和二極管D3的陰極相接；功率開關(guān)管Q2漏極（或集電極）與二極管D2陽極、電感L2的一端和功率開關(guān)管Q3源極（或發(fā)射極）相連接，其源極（或發(fā)射極）與二極管D1的陽極、直流電源負(fù)極及低頻開關(guān)的一端相接；功率開關(guān)管Q2漏極（或集電極）與功率開關(guān)管Q2的漏極（或集電極）、二極管D2的陽極和電感L2的一端相連接，其源極（或發(fā)射極）和二極管D3相連接；電感L1的一端與Q1的源極（或發(fā)射極）、二極管D1陰極和二極管D3的陰極相相接，另一端與換向電路中單向可控硅陽極和C1的一端相接；電感L2的一端與Q2漏極（或集電極）與D2的陽極相連接和功率開關(guān)管Q3的漏極（或集電極）相連接，另一端與可控硅陰極、電容C1相連接。

所述的可控硅換相電路包括4個(gè)單向可控硅S1~S4，可控硅S1與可控硅S2組成串聯(lián)組，可控硅S3與可控硅S4組成串聯(lián)組，兩個(gè)串聯(lián)組相并聯(lián)，可控硅S1與可控硅S3的陽極相接，作為高電壓輸入端，可控硅S2與可控硅S4的陰極相接，作為低電壓輸出端。可控硅S1與可控硅S2的連接點(diǎn)和可控硅S3與可控硅S4的連接點(diǎn)分別作為單相交流輸出端，接向單相電網(wǎng)或交流負(fù)載。可控硅S1與可控硅S4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)為一組，可控硅S2與可控硅S3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)為一組，導(dǎo)通時(shí)間各占半個(gè)工頻周期。

所述功率開關(guān)Q1、功率開關(guān)Q2和功率開關(guān)管Q3為高頻開關(guān)管，選用器件為MOSEFT或IGBT。

所述可控硅S1~S4為低頻開關(guān)管，選用器件為單向可控硅SCR或IGBT。

所述的功率因數(shù)調(diào)節(jié)，當(dāng)逆變器輸出有功功率時(shí)，增強(qiáng)型降壓斬波電路只功率開關(guān)Q1和功率開關(guān)管Q2處于SPWM調(diào)制狀態(tài)，使另外一個(gè)功率開關(guān)Q3處于常開狀態(tài)，在Q1和Q2關(guān)斷時(shí)，與二極管D3、電感L1和電感L2構(gòu)成續(xù)流回路。

所述的功率因數(shù)調(diào)節(jié)，當(dāng)逆變器進(jìn)行無功功率調(diào)節(jié)時(shí)，只有功率開關(guān)管Q3處于SPWM調(diào)制狀態(tài)，Q1、Q2處于常閉狀態(tài)，當(dāng)Q3同時(shí)關(guān)斷時(shí)，D2、C2、D1、L1與換向電路構(gòu)成續(xù)流回路，實(shí)現(xiàn)無功功率的控制。

本發(fā)明的增強(qiáng)型降壓斬波電路完成正弦半波調(diào)制和功率因數(shù)調(diào)節(jié)。電路中開關(guān)管Q1、Q2、Q3采用的控制時(shí)序見圖4，將直流母線C2的直流電能轉(zhuǎn)換為正弦半波；通過調(diào)整兩組可控硅整流器的導(dǎo)通時(shí)間，把正弦半波轉(zhuǎn)成正弦全波；通過調(diào)整開關(guān)管Q1、Q2、Q3的導(dǎo)通方式，實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)調(diào)節(jié)功能。

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