[實用新型]一種高效率H7型單相非隔離并網逆變器

有效

• 申請號: 201520528216.5
• 申請日: 2015-07-20
• 公開（公告）號: CN204794754U
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發明（設計）人: 胡存剛;張云雷;姚培;王群京
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: H02M7/537
• 分類號: H02M7/537
• 代理公司: 鎮江京科專利商標代理有限公司 32107
• 代理人: 吳麗娜

技術領域

本實用新型涉及電力電子功率變換領域，尤其涉及一種高效率H7型單相非隔離并網逆變器。

背景技術

近年來，并網逆變器應用于各種不同的場合，從微型逆變器到單相小功率逆變器再到三相中大功率逆變器，衍生出的各種新型拓撲不盡相同，拓撲結構的性能不僅決定著整個系統的發電效率，而且大大影響總體系統的使用壽命和生產成本。為了提高并網逆變器的效率、可靠性、供電質量等性能，各類拓撲結構被相繼提出，從最早的H4、H5到H6，新的拓撲結構仍然是各國學者研究的熱點之一。在保證低漏電流的基礎上提高效率是研究新型拓撲的核心目標。并網逆變器具有把直流電轉換成符合市電要求的交流電并接入電網的功能。傳統并網系統中常采用輸出變壓器的隔離型并網逆變器，在電網和直流側之間產生電氣隔離，保證人身安全，同時也可以提供電壓匹配和并網電流直流分量抑制，但工頻變壓器增加了體積、重量和成本，而高頻變壓器又使控制復雜化，降低了效率。非隔離型并網逆變器以其效率高、體積小、成本低的優勢，在中小功率發電領域已成為并網逆變器應用的主流。但是，非隔離型并網逆變器因為沒有變壓器，也就沒有變壓器的電氣隔離功能，從而帶來新的問題，即漏電流問題。漏電流本質為共模電流，其產生原因是直流電源和大地之間存在寄生電容，形成由寄生電容、直流電源和交流濾波器以及電網阻抗組成的共模電流回路。共模電壓Uc的變化會在寄生電容上產生較大的共模電流Icm。因為對地漏電流即共模電流的存在，會降低系統效率,損害輸出電能質量，增大系統電磁干擾，且對人身造成威脅，形成安全隱患。而且，對地漏電流太大還會造成交流濾波器的飽和，降低濾波效果，同時也可能造成并網逆變器的損壞。因此，對非隔離型即無變壓器型并網逆變器，德國VDE-0126-1-1中規定其對地漏電流峰值應小于300mA。若超過此規定范圍,漏電流監控單元應在0.3s內將并網逆變器與電網脫離。為抵制非隔離型并網逆變器的漏電流，應盡量使共模電壓Uc變化比較小。若能保證共模電壓Uc為一定值，則基本上能夠消除共模電流Icm,即功率器件采用PWM控制時使得逆變器輸出兩端分別對直流電源負極端的電壓之和為常量，也就是說A點和B點對N點的電壓之和滿足:Ucm＝(UAN+UBN)/2＝常量,即可消除漏電流Icm的危害。

對于普通全橋并網逆變器，在采用雙極性SPWM調制方式時,這種方法具有非常好的共模特性，但卻具有相對低的變換效率和較差的并網電能質量。在采用單極性SPWM調制方式時，具有并網電流脈動量小，易于濾波等優點,但卻同時產生了高頻脈動的共模電壓，具有惡劣的共模特性，使其在非隔離型全橋并網逆變器中直接應用受到限制。相關技術中,漏電流的大小與并網逆變器的拓撲結構和調制方法有關，不同的拓撲結構和調制方法對漏電流的影響很大。在普通全橋拓撲的基礎上構造新的續流回路，可產生一系列新的拓撲結構，以保證在整個工作過程中共模電壓為常量，消除漏電流的危害。因此，研究非隔離型并網逆變器的目的之一就是如何構造新的續流回路，以使逆變器同時具有高的并網電流質量和好的共模特性。基于此，相關技術中提出的H5拓撲，HERIC拓撲，H6型拓撲(附圖三)都通過構造新的續流通道將漏電流抑制到很低，但是這些拓撲的續流會經過開關損耗較大性能較差的體二極管，勢必會降低效率。

實用新型內容

為了解決上述技術問題，本實用新型提出的一種高效率H7型單相非隔離并網逆變器能夠在消除漏電流的危害的同時，通過構建新的續流通道不經過開關損耗較大、性能較差的體二極管從而提高效率。具體技術方案為：

一種高效率H7型單相非隔離并網逆變器，由七個開關管S1-S7、濾波模塊以及調制電路模塊組成。其中，開關管S1的漏極和開關管S2的漏極相連并連接至直流側正端，開關管S1的源極和開關管S7的漏極相連并連接到開關管S5的漏極，開關管S7的源極和開關管S2的源極相連并連接到開關管S6的漏極，開關管S5的源極和開關管S3的漏極相連并與交流側的一端相連，開關管S6的源極和開關管S4的漏極相連并連接到交流側的另外一端，開關管S3的源極和開關管S4的源極相連并且連接到直流側的負端。

所述濾波模塊連接在開關管S5的源極和交流側；