[發(fā)明專利]一種選通單元和高效非隔離型三電平并網(wǎng)逆變器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911169627.9
• 申請(qǐng)日: 2019-11-26
• 公開（公告）號(hào): CN111224572A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪洪亮;朱曉楠;岳秀梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M7/483
• 分類號(hào): H02M7/483;H02M7/539
• 代理公司: 北京久誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11542
• 代理人: 余罡

本申請(qǐng)公開了一種選通單元和高效非隔離型三電平并網(wǎng)逆變器，屬于逆變器領(lǐng)域。選通單元包括：一個(gè)選通電路模塊，具有第一端、第二端、第三端和第四端共四個(gè)端子，且在控制信號(hào)的控制下提供五種工作模式，在五種不同的工作模式下，分別控制不同端之間的導(dǎo)通和斷開，使共模電壓在各個(gè)工作模式均能保持一個(gè)恒定值。所述高效非隔離型三電平并網(wǎng)逆變器包括一個(gè)所述選通單元，與HERIC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)從器件數(shù)量上相比，少了一個(gè)有源開關(guān)，由于逆變器系統(tǒng)中，有源開關(guān)的成本占據(jù)了較大的比例，因此，節(jié)省了成本。本申請(qǐng)有效地解決了逆變器漏電流的問題，另外，采用單極性脈沖寬度調(diào)制方式，輸出電流紋波小，輸出電能質(zhì)量高。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)的實(shí)施例涉及逆變器領(lǐng)域，特別是涉及一種選通單元和高效非隔離型三電平并網(wǎng)逆變器。

背景技術(shù)

非隔離型并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)不含變壓器，擁有變換效率高，體積、重量和成本低等優(yōu)勢(shì)，系統(tǒng)最高變換效率能達(dá)到98％以上，迅速得到各國(guó)科研人員的重視和工業(yè)界的追捧，首先在歐洲國(guó)家得到應(yīng)用，其它國(guó)家和地區(qū)也對(duì)非隔離型并網(wǎng)逆變器表現(xiàn)出了極大興趣。非隔離并網(wǎng)逆變器有兩種構(gòu)成方式：?jiǎn)渭?jí)式和雙級(jí)式。單級(jí)式適用于更高的直流輸入電壓，要求最低輸入電壓不低于電網(wǎng)電壓峰值，系統(tǒng)變換效率更高，最高可達(dá)98.8％。雙級(jí)式可以適應(yīng)較寬的輸入電壓范圍，系統(tǒng)分級(jí)優(yōu)化和控制，因此整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)非常方便。非隔離型并網(wǎng)逆變器應(yīng)用于光伏發(fā)電系統(tǒng)時(shí)，帶來效率高、體積小、重量輕和成本低等優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，也導(dǎo)致了電池板和電網(wǎng)之間存在電氣連接。由于電池板對(duì)地寄生電容的存在，并網(wǎng)逆變器功率器件的開關(guān)動(dòng)作可導(dǎo)致高頻時(shí)變電壓作用在寄生電容之上，而在由電池板寄生電容、直/交流濾波器和電網(wǎng)阻抗等組成的諧振回路中，出于變換器效率優(yōu)化的考慮其阻抗非常低，從而在該回路中產(chǎn)生的共模電流(也稱漏電流或地電流)可能超過允許范圍。高頻共模電流的產(chǎn)生會(huì)帶來傳導(dǎo)和輻射干擾、進(jìn)網(wǎng)電流諧波及損耗的增加，甚至危及設(shè)備和人員安全。因此，共模電流的消除成為了非隔離式并網(wǎng)逆變器得以普及必須跨越之障礙，成為了光伏并網(wǎng)逆變器的研究熱點(diǎn)之一。

針對(duì)非隔離型逆變器出現(xiàn)的漏電流問題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了許多改進(jìn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，較為典型的結(jié)構(gòu)有H5、H6、改進(jìn)型H6、混合H6和HERIC等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其主要思路是：構(gòu)造新的續(xù)流回路，使得在續(xù)流階段光伏電池側(cè)與交流電網(wǎng)側(cè)斷開，結(jié)合開關(guān)調(diào)制方式，把續(xù)流回路電平箝位至一固定值，即使共模電壓保持不變，從而抑制漏電流的產(chǎn)生。參見圖1，為Sunways公司提出的HERIC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在交流側(cè)加入了由兩個(gè)開關(guān)管和兩個(gè)二極管構(gòu)成的續(xù)流回路。其中，開關(guān)管S1-S4承擔(dān)了絕大部分的開關(guān)損耗，同時(shí)也分擔(dān)了有源狀態(tài)下的導(dǎo)通損耗。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)器件損耗分布均衡，有利于延長(zhǎng)開關(guān)管的工作壽命。但是，HERIC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)至少需要六個(gè)開關(guān)器件和六個(gè)反并聯(lián)二極管，導(dǎo)致系統(tǒng)成本增加。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)實(shí)施例的目的在于克服上述問題或者至少部分地解決或緩減解決上述問題。

根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種選通單元，包括：

一個(gè)選通電路模塊，具有第一端、第二端、第三端和第四端共四個(gè)端子，且在控制信號(hào)的控制下提供五種工作模式：

第一工作模式下，控制導(dǎo)通所述第一端和第三端之間的連接，以及導(dǎo)通所述第四端和第二端之間的連接，并斷開四個(gè)端子中的其它端到端之間的連接；

第二工作模式下，控制單向?qū)ㄋ龅诙酥恋谒亩酥g的連接，以及單向?qū)ㄋ龅谌酥恋谝欢酥g的連接，并斷開四個(gè)端子中的其它端到端之間的連接；

第三工作模式下，控制導(dǎo)通所述第一端和第四端之間的連接，以及導(dǎo)通所述第三端和第二端之間的連接，并斷開四個(gè)端子中的其它端到端之間的連接；

第四工作模式下，控制單向?qū)ㄋ龅诙酥恋谌酥g的連接，以及單向?qū)ㄋ龅谒亩酥恋谝欢酥g的連接，并斷開四個(gè)端子中的其它端到端之間的連接；