技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力變流領(lǐng)域，是把直流電變換成交流電的一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以廣泛應(yīng)用于對(duì)轉(zhuǎn)換效率或需要共模電流抑制要求高的逆變器中，比如光伏逆變器、風(fēng)力發(fā)電逆變器等。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)的發(fā)展對(duì)逆變器轉(zhuǎn)換效率的要求越來(lái)越高，尤其是在新能源發(fā)電、智能電網(wǎng)、柔性交直流輸電等行業(yè)。提高逆變器的轉(zhuǎn)換效率，可以節(jié)省更多的電能，同時(shí)也減少了逆變器自身的散熱要求。逆變器效率的決定性因素是逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)劣決定了逆變器的效率和成本。有許多應(yīng)用場(chǎng)合的逆變器，例如光伏并網(wǎng)逆變器，常采用帶變壓器的隔離型輸入側(cè)和輸出側(cè)，這樣兩側(cè)系統(tǒng)之間的電氣隔離，從而提供人身保護(hù)并避免了兩側(cè)之間的漏電流。然而，由于變壓器的損耗，所以降低了系統(tǒng)的效率，同時(shí)也增加了成本。為了克服上述有變壓器的隔離型逆變器的不足，可以選擇無(wú)變壓器的非隔離型逆變器拓?fù)洹o(wú)變壓器逆變器拓?fù)涞耐怀鰞?yōu)點(diǎn)是效率高，整體成本低。但無(wú)變壓器的逆變拓?fù)溆捎谳斎胼敵鰝?cè)沒(méi)有隔離，所以兩側(cè)之間容易出現(xiàn)高頻共模漏電流。現(xiàn)存的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能適用于無(wú)變壓器逆變器的比較少，并且都有各自缺點(diǎn)。比如傳統(tǒng)的H橋式逆變拓?fù)溆须p極性調(diào)制方式和單極性調(diào)制方式；如果使用雙極性調(diào)制方式，雖然沒(méi)有高頻共模漏電流問(wèn)題，但其開(kāi)關(guān)損耗高，轉(zhuǎn)換效率低；如果使用單極性調(diào)制方式存在共模漏電流問(wèn)題。所以，設(shè)計(jì)高效率、低成本，并且無(wú)共模漏電流的拓?fù)渚头浅Ｖ匾?/p>

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種逆變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，創(chuàng)新的實(shí)現(xiàn)了高效率、低成本和無(wú)共模漏電流的電能逆變。

本發(fā)明采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(參考圖1和圖2)和原理是：

直流電輸入端正負(fù)極上各串聯(lián)一個(gè)開(kāi)關(guān)管(這里稱這兩個(gè)開(kāi)關(guān)管為斬波開(kāi)關(guān)，稱與正極連接的斬波開(kāi)關(guān)為S5，稱與負(fù)極連接的斬波開(kāi)關(guān)為S6)；斬波開(kāi)關(guān)S5和S6后面各串一個(gè)電感(這里稱這兩個(gè)電感為平波電感，稱與斬波開(kāi)關(guān)S5連接的平波電感為L(zhǎng)1，稱與斬波開(kāi)關(guān)S6連接連接的平波電感為L(zhǎng)2)；兩個(gè)平波電感與斬波開(kāi)關(guān)的連接一側(cè)之間連接有續(xù)流二極管(圖1中的D1，圖2中的D5和D6)，續(xù)流二極管的導(dǎo)通方向?yàn)閺臄夭ㄩ_(kāi)關(guān)S6與平波電感L2之間的節(jié)點(diǎn)到斬波開(kāi)關(guān)S5與平波電感L1之間的節(jié)點(diǎn)；兩個(gè)平波電感L1和L2的另外一側(cè)之間連接由四個(gè)開(kāi)關(guān)管組成的H型換向橋(簡(jiǎn)稱這個(gè)H型換向橋?yàn)镠橋，稱H橋中與平波電感L1連接的兩個(gè)開(kāi)關(guān)管為S1和S3，稱H橋中與平波電感L2連接的兩個(gè)開(kāi)關(guān)管為S2和S4，S1與S2組成一個(gè)橋臂，S3與S4組成一個(gè)橋臂)；為了提高性能，可以在H橋輸入的兩端上并聯(lián)平波電容(這里稱這個(gè)電容為C2)和H橋輸出點(diǎn)(即兩個(gè)橋臂中點(diǎn))之間連接平波電容(這里稱這個(gè)電容為C3)，平波電容C2和C3不必兩個(gè)都必需要的，至少需要有其中一個(gè)，不然會(huì)有較大的電磁輻射問(wèn)題；H橋的兩個(gè)橋臂中點(diǎn)是逆變交流的輸出，當(dāng)然實(shí)際應(yīng)用中其后級(jí)還要增加EMC濾波電路，EMC濾波電路在圖1和圖2中沒(méi)有畫(huà)，因?yàn)檫@不是本發(fā)明的范疇；在H橋的兩個(gè)輸入端或H橋的輸出端與直流輸入側(cè)之間可以增加電容(這里稱這兩個(gè)電容為動(dòng)態(tài)均壓電容，圖1和圖2中的C4和C5)，它們的作用是對(duì)斬波開(kāi)關(guān)S5和S6進(jìn)行動(dòng)態(tài)均壓，防止在系統(tǒng)運(yùn)行中這兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力分配偏移，并且它們也有抑制直流輸入側(cè)和交流輸出側(cè)之間的共模漏干擾的作用；從理論上，如果所有的器件都是理想的，動(dòng)態(tài)均壓電容C4和C5是不需要的，但由于現(xiàn)實(shí)中用到的器件并不是絕對(duì)理想的，所以增加動(dòng)態(tài)均壓電容更好；當(dāng)然動(dòng)態(tài)均壓電容C4和C5只需要一個(gè)也能達(dá)到效果，甚至在某些特殊應(yīng)用中，由于逆變器輸入和輸出側(cè)之間的寄生電容已經(jīng)足夠大，這時(shí)逆變器內(nèi)的共模抑制電容可以不要，因?yàn)槟孀兤髦绷鬏斎雮?cè)和交流輸出側(cè)之間的寄生電容起到了對(duì)斬波開(kāi)關(guān)S5和S6的動(dòng)態(tài)均壓作用，所以這種情況從電路原理上來(lái)講，動(dòng)態(tài)均壓電容還是存在的。