[發明專利]可全功率因數運行零電壓轉換非隔離并網逆變器的開關控制方法

有效

• 申請號: 202010554650.6
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111900894B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 肖華鋒;王銳彬
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02J3/38
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 張偉

1.可全功率因數運行零電壓轉換非隔離并網逆變器的開關控制方法，其特征在于，基于可全功率因數運行零電壓轉換非隔離并網逆變器，包括直流電容支路(1)、橋臂開關組(2)、續流開關組(3)和輔助諧振網絡(4)；

所述的直流電容支路(1)由第一直流電容(C_dc1)和第二直流電容(C_dc2)組成；

所述的橋臂開關組(2)由第一功率開關管(S₁)和第一功率二極管(D₁)的并聯組合、第二功率開關管(S₂)和第二功率二極管(D₂)的并聯組合、第三功率開關管(S₃)和第三功率二極管(D₃)的并聯組合及第四功率開關管(S₄)和第四功率二極管(D₄)的并聯組合構成；

所述的續流開關組(3)由第五功率開關管(S_f1)和第五功率二極管(D_f1)的并聯組合、第六功率開關管(S_f2)和第六功率二極管(D_f2)的并聯組合、第七功率開關管(S_f3)和第七功率二極管(D_f3)的并聯組合及第八功率開關管(S_f4)和第八功率二極管(D_f4)的并聯組合構成；

所述的輔助諧振網絡(4)由第一輔助功率開關管(S_1a)和第一輔助功率二極管(D_1a)的并聯組合、第二輔助功率開關管(S_1b)和第二輔助功率二極管(D_1b)的并聯組合、第三輔助功率開關管(S_2a)和第三輔助功率二極管(D_2a)的并聯組合、第四輔助功率開關管(S_2b)和第四輔助功率二極管(D_2b)的并聯組合、第一輔助諧振電容(C_1a)、第一輔助諧振電感(L_1a)、第二輔助諧振電容(C_2a)、第二輔助諧振電感(L_2a)構成；

所述第一功率開關管(S₁)、第二功率開關管(S₂)、第三功率開關管(S₃)、第四功率開關管(S₄)、第五功率開關管(S_f1)、第六功率開關管(S_f2)、第七功率開關管(S_f3)、第八功率開關管(S_f4)、第一輔助功率開關管(S_1a)、第二輔助功率開關管(S_1b)、第三輔助功率開關管(S_2a)、第四輔助功率開關管(S_2b)為全控型器件；

所述第一直流電容(C_dc1)的正端分別連接太陽能電池正輸出端、第一功率開關管(S₁)和第三功率開關管(S₃)的集電極、第一功率二極管(D₁)和第三功率二極管(D₃)的陰極、以及第一輔助功率開關管(S_1a)的集電極和第一輔助功率二極管(D_1a)的陰極；第二直流電容(C_dc2)的負端分別連接太陽能電池負輸出端、第二功率開關管(S₂)和第四功率開關管(S₄)的發射極、第二功率二極管(D₂)和第四功率二極管(D₄)的陽極、以及第二輔助功率開關管(S_2a)的發射極和第二輔助功率二極管(D_2a)的陽極；

所述第一功率開關管(S₁)的發射極分別與第一功率二極管(D₁)的陽極、第二功率開關管(S₂)的集電極、第二功率二極管(D₂)的陰極、第五功率開關管(S_f1)的發射極、第五功率二極管(D_f1)的陽極、第六功率開關管(S_f2)的集電極、第六功率二極管(D_f2)的陰極相連接，以及連接第一進網濾波電感(L₁)的一端；第三功率開關管(S₃)的發射極分別與第三功率二極管(D₃)的陽極、第四功率開關管(S₄)的集電極、第四功率二極管(D₄)的陰極、第七功率開關管(S_f3)的發射極、第七功率二極管(D_f3)的陽極、第八功率開關管(S_f4)的集電極、第八功率二極管(D_f4)的陰極相連接，以及連接第二進網濾波電感(L₂)的一端；

所述第五功率開關管(S_f1)的集電極分別與第五功率二極管(D_f1)的陰極、第七功率開關管(S_f3)的集電極、第七功率二極管(D_f3)的陰極、以及第一輔助諧振電感(L_1a)的第一端、第一輔助諧振電容(C_1a)的第一端相連接；第六功率開關管(S_f2)的發射極分別與第六功率二極管(D_f2)的陽極、第八功率開關管(S_f4)的發射極、第八功率二極管(D_f4)的陽極、以及第二輔助諧振電感(L_2a)的第一端、第二輔助諧振電容(C_2a)的第一端相連接；

所述第一輔助功率開關管(S_1a)的發射極分別與第一輔助功率二極管(D_1a)的陽極、第二輔助功率開關管(S_1b)的集電極、第二輔助功率二極管(D_1b)的陰極和第一輔助諧振電感(L_1a)的第二端相連接；第三輔助功率開關管(S_2a)的集電極分別與第三輔助功率二極管(D_2a)的陰極、第四輔助功率開關管(S_2b)的發射極、第四輔助功率二極管(D_2b)的陽極和第二輔助諧振電感(L_2a)的第二端相連接；

所述第一直流電容(C_dc1)的負端分別連接第二直流電容(C_dc2)的正端、第二輔助功率開關管(S_1b)的發射極和第二輔助功率二極管(D_1b)的陽極、第四輔助功率開關管(S_2b)的集電極和第四輔助功率二極管(D_2b)的陰極、以及第一輔助諧振電容(C_1a)的第二端和第二輔助諧振電容(C_2a)的第二端；

具體過程如下：

以調制波過零點和參考電流過零點為分界點進行區域劃分，每個工頻周期被分為四個區域，不同區域內的開關控制時序不同；

在調制波為正且參考電流為正的區域，第一功率開關管(S₁)和第四功率開關管(S₄)具有相同的驅動時序，并按SPWM方式高頻動作；第一輔助功率開關管(S_1a)和第三輔助功率開關管(S_2a)具有相同的驅動時序，每個開關周期其開通時刻先于第一功率開關管(S₁)的開通時刻，關斷時刻與第一功率開關管(S₁)的開通時刻一致；第五功率開關管(S_f1)與第八功率開關管(S_f4)一直導通；其余功率開關管一直關斷；

在調制波為正且參考電流為負的區域，第一功率開關管(S₁)和第四功率開關管(S₄)具有相同的驅動時序，并按SPWM方式高頻動作；第六功率開關管(S_f2)與第七功率開關管(S_f3)具有相同的驅動時序，并按與第一功率開關管(S₁)準互補的方式高頻動作，每個開關周期其開通時刻滯后于第一功率開關管(S₁)的關斷時刻，其關斷時刻先于第一功率開關管(S₁)的開通時刻；第一輔助功率開關管(S_1b)和第三輔助功率開關管(S_2b)具有相同的驅動時序，每個開關周期其開通時刻與第一功率開關管(S₁)的關斷時刻一致，其關斷時刻與第六功率開關管(S_f2)的開通時刻一致；其余功率開關管一直關斷；

在調制波為負且參考電流為負的區域，第二功率開關管(S₂)和第三功率開關管(S₃)具有相同的驅動時序，并按SPWM方式高頻動作；第一輔助功率開關管(S_1a)和第三輔助功率開關管(S_2a)具有相同的驅動時序，每個開關周期其開通時刻先于第二功率開關管(S₂)的開通時刻，關斷時刻與第二功率開關管(S₂)的開通時刻一致；第六功率開關管(S_f2)與第七功率開關管(S_f3)一直導通；其余功率開關管一直關斷；

在調制波為負且參考電流為正的區域，第二功率開關管(S₂)和第三功率開關管(S₃)具有相同的驅動時序，并按SPWM方式高頻動作；第五功率開關管(S_f1)與第八功率開關管(S_f4)具有相同的驅動時序，并按與第二功率開關管(S₂)準互補的方式高頻動作，每個開關周期其開通時刻滯后于第二功率開關管(S₂)的關斷時刻，其關斷時刻先于第二功率開關管(S₂)的開通時刻；第一輔助功率開關管(S_1b)和第三輔助功率開關管(S_2b)具有相同的驅動時序，每個開關周期其開通時刻與第二功率開關管(S₂)的關斷時刻一致，其關斷時刻與第五功率開關管(S_f1)的開通時刻一致；其余功率開關管一直關斷。