[發明專利]一種高效低漏電流的七開關光伏并網逆變電路及其調制方法

在審

• 申請號: 201610046099.8
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105656077A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 廖志凌;丁蔓菁;崔清華;許德志
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于電力電子技術光伏并網發電技術領域，具體涉及一種高效低漏電流的七開 關光伏并網逆變電路及其控制方法。

背景技術

隨著傳統能源的日益枯竭，新型可再生能源的開發受到廣泛關注，其中太陽能光伏發 電因其安全無污染和資源豐富等特點，在近些年得到快速發展。然而，光伏電池板的光電 轉換效率較低且成本很高。因此，如何通過提升電力電子變流裝置的效率來降低光伏發電 系統的成本，成為研究熱點之一。就光伏并網發電系統而言，單相無變壓器型并網逆變結 構具有變換效率高、結構簡單、系統成本低等優勢，成為分布式光伏并網發電系統研究和 產業化的主流之一。

然而，在單相無變壓器型光伏并網逆變系統中，光伏陣列與大地之間存在較大的對地 寄生電容。如果對地寄生電容上存在高頻電壓脈動，則會產生較大的對地漏電流。對地漏 電流一方面增加了并網電流的諧波，惡化了并網電流品質；另一方面造成了潛在的安全隱 患，降低了并網系統的安全裕度。

為了解決該問題，研究者們最常用的方法是改進電路的拓撲。通過增添輔助電路，強 制改變續流回路，使得續流階段太陽能電池板與電網脫離，從而有效抑制了漏電流。

發明內容

本發明針對現有的光伏并網逆變器存在較大的對地漏電流，一方面增加并網電流諧波， 另一方面存在安全隱患等問題，提出了一種高效低漏電流的七開關光伏并網逆變電路及其 控制方法。該單相逆變電路保證系統的共模電壓保持為Udc/2不變，從而使共模漏電流的 大小得到抑制，同時在續流狀態下電路的的拓撲結構可以將光伏模塊和電網隔離，避免功 率交換，從而提高了效率，此外這種新型的拓撲結構采用的開關調制方式還能保證逆變器 在單位功率因數運行時不受電流過零點畸變的影響。

本發明電路采用的技術方案為：一種高效低漏電流的七開關光伏并網逆變器拓撲，包 括：一個濾波電容C_dc，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、第七開關管S7和第一濾波電感L1、第二濾波電感L2。

所述的第五開關管S5的集電極分別與直流源的正極和濾波電容C_dc正極相連，第六開 關管S6的發射極分別與直流源的負極和濾波電容C_dc負極相連，第七開關管S7的集電極 分別與第五開關管S5的發射極和第一開關管S1的集電極相連，第七開關管S7的發射極分 別與第六開關管S6的集電極和第二開關管S2的發射極相連，第一開關管S1的發射極與第 二開關管S2的集電極相連，第三開關管S3的發射極與第四開關管S4的集電極相連，第一 開關管S1的集電極與第三開關管S3的集電極相連，第二開關管S2的發射極與第四開關管 S4的發射極相連，第一濾波電感L1的一端與第一開關管S1的發射極相連，L1的另一端 與電網的火線L相連，第二濾波電感L2的一端與第四開關管S4的集電極相連，L2的另一 端與電網的中線N相連。

在上述技術方案的基礎上，所述開關管為絕緣柵雙極型功率管IGBT，或為金屬-氧化 層-半導體-場效晶體管MOSFET。

本發明的調制方法的技術方案為：

在電網電壓的正半周期，第一、四、五、六開關管S1、S4、S5、S6由高頻調制信號 觸發控制，同時導通和關斷，第七開關管S7則由與其互補的高頻調制信號觸發控制；逆變 電路處于功率輸出階段時，開關管S1、S4、S5和S6導通，開關管S7關斷，此時共模電 壓Ucm＝Udc/2；逆變器處于零電壓續流階段時，開關管S1、S4、S5和S6關斷，開關管 S7導通，此時共模電壓保持為Ucm＝Udc/2；

在電網電壓的負半周期，第二、三、五、六開關管S2、S3、S5、S6由高頻調制信號 觸發控制，同時導通和關斷，第七開關管S7則由與其互補的高頻調制信號觸發控制；逆變 電路處于功率輸出階段時，開關管S2、S3、S5和S6導通，開關管S7關斷，此時共模電 壓Ucm＝Udc/2，逆變電路處于零電壓續流階段時，開關管S2、S3、S5和S6關斷，開關管 S7導通，此時共模電壓保持為Ucm＝Udc/2。