[發明專利]一種適用于分相電網的雙向變換結構及輸出控制方法

在審

• 申請號: 202010206115.1
• 申請日: 2020-03-23
• 公開（公告）號: CN111211705A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 向軍;黃敏;方剛;盧進軍;劉滔
• 申請（專利權）人: 江蘇固德威電源科技股份有限公司
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02J3/38
• 代理公司: 蘇州彰尚知識產權代理事務所(普通合伙) 32336
• 代理人: 曹恒濤

本發明涉及一種適用于分相電網的雙向變換結構，包括：兩直流母線濾波電容；三輸出功率線，三輸出功率線的一端分別與分相電網的第一火線、第二火線以及零線連接；由輸出功率線分別與開關管、濾波電感連接構成的兩橋臂形成的逆變電路；當變換結構工作時，當處于分相電網運行模式時，通過控制開關管的導通和截止，使得變換結構于并網時控制其每一相的輸出電流及相位差，以及變換結構于離網時控制輸出功率線的電壓及相位差，使得現有技術的單相逆變器能夠同時適用于單相電網和分相電網，并且當與分相電網連接并處于離網運行模式下時，無需增設額外的變壓器分相即可滿足不同電壓輸出的要求。

技術領域

本發明屬于電力電子變換器技術領域，具體地說，涉及一種適用于分相電網的雙向變換結構及輸出控制方法。

背景技術

逆變器是將直流電逆變成交流電的系統，通常的，逆變器包括并網運行和離網運行模式。并網運行模式，即是將諸如太陽能等的光伏組件發電產生的直流電你變成交流電，在滿足本地負載消耗后，將多余的電能輸送至電網，也即并網模式；而離網運行模式，則是在電網異?；蛘咄Ｖ瓜螂娋W輸送時，逆變器離網運行并輸出固定電壓，并向與逆變器離網輸出端連接的負載提供電能的模式，也即離網模式。

世界范圍內的家用供電系統主要包括單相電網系統和分相(Split Phase)電網系統兩種。其中，家用單相電網系統是由三相電網系統中的一根火線和零線構成，在該種系統下，火線對零線電壓為220V或230V，故而，適配單相電網系統區域的家用電器設備只有230V的電壓等級。相應的，分相電網系統則是由三相電網系統中的兩根火線和零線構成，在該種系統下，火線對零線電壓是101V或者120V(后續以120V為例說明)，而火線對火線電壓是202V或者240V(后續以240V為例說明)，因此，分相電網系統下的家用電器設備也具有120V和240V兩種等級，一般，120V電壓等級的電器為小功率電器，240V電壓等級的電器為大功率電器。

然而，現有的單相逆變器大多是按照單相電網系統設置的，當現有的單相逆變器連接至單相電網系統并處于并網運行模式下時，逆變器交流端口連接到單相電網系統的火線和零線上，此時，流過火線和零線的電流相等。

而，如若需要將現有技術下的該種按照單相電網系統設置的單相逆變器運用至分相電網系統時，則又是將單相逆變器的交流輸出端口連接到分相電網系統中的兩根火線上，并且令分相電網系統的中性線(即N線)懸空不接，又或者是僅僅是將中性線連接至設備內部的電網電壓采樣電路上。實際使用過程中，例如光伏逆變器或儲能逆變器連接至電網處于并網運行模式時，逆變器輸出電流流經分相電網的兩根火線(L1和L2)，且流經兩根火線的電流應當相等，而分相電網連接到逆變器的中性線N不流過電流，故而，由于此時流經兩根火線的電流相等，則在該模式下，逆變器無法對電網的兩相輸出不同的功率，現有技術下，當要求每一相單獨防逆流的應用中，當電網兩相的用電功率不一致時，逆變器只能按照電流小的一相電流值輸出，才能使得每一火線都不向電網輸出能量?？梢韵胂?，當光伏能量充足時，為滿足防逆流要求，則上述的這種逆變器按照小電流的單相電流值輸出的方式勢必造成能量的浪費。

另一方面，當電網異常，按照單相電網系統設置的逆變器(光伏逆變器或儲能逆變器)與當前電網斷開并處于離網運行模式下工作，并為與之連接的負載供電時，如前所述，由于按照單相電網系統設置的逆變器只能輸出120V或240V中的一種電壓等級，而無法同時輸出兩種等級的電壓，也即，無法對不同電壓等級的多個家庭用電設備同時進行供電。