[發(fā)明專利]一種兼容單相兩線和單相三線制的逆變結(jié)構(gòu)及控制方法

在審

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• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113054862A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余學(xué)海;楊劍平;張玉林
• 申請（專利權(quán)）人: 上海正泰電源系統(tǒng)有限公司
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

本發(fā)明公開了一種兼容單相兩線和單相三線制的逆變結(jié)構(gòu)及控制方法，其特征在于，包括逆變結(jié)構(gòu)，逆變結(jié)構(gòu)包括直流母線電容C1和直流母線電容C2，開關(guān)管Q1～Q8，輔助開關(guān)S1，輸出濾波電感L1和輸出濾波電感L2，輸出濾波電容C3和輸出濾波電容C4；逆變變換結(jié)構(gòu)還包含三條功率輸出線，分別定義為U相功率線，N相功率線，V相功率線。本發(fā)明的逆變器無需接帶中間抽頭的變壓器，即可兼容單相兩線制和單相三線制的供電系統(tǒng)，從而減小逆變器體積和成本，提高效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種兼容單相兩線和單相三線制的逆變結(jié)構(gòu)及控制方法，屬于電力電子變換技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

逆變器是一種將直流電變換成交流電的逆變裝置。隨著光伏產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，在家庭戶用方面，逆變器由只具備并網(wǎng)功能逐漸發(fā)展為具備并離網(wǎng)功能于一體。逆變器的并網(wǎng)功能是指：逆變器將直流能量變換為交流能量，交流能量可以優(yōu)先滿足本地負(fù)載使用，多余能量送入電網(wǎng)，直流能量可以來自光伏電池板，也可以是蓄電池等。逆變器的離網(wǎng)功能是指：當(dāng)電網(wǎng)故障時(shí)，逆變器進(jìn)行離網(wǎng)輸出，供給不連接電網(wǎng)的本地負(fù)載，直流能量可以來自光伏電池板，也可以是蓄電池。

就家庭供電系統(tǒng)來說，不同國家和地區(qū)電網(wǎng)架構(gòu)是不同的，目前主要有單相兩線制和單相三線制。單相兩線制系統(tǒng)有一根火線，一根零線，火線對零線電壓等級有220V、230V等，代表地區(qū)有歐洲、中國等地區(qū)。單相三線制系統(tǒng)有2根火線(本文稱之為火線1和火線2)，一根零線。其中火線對零線電壓有101V或120V，兩根火線間電壓等級有202V或240V。就單相三線制家庭供電系統(tǒng)的應(yīng)用來說，一般小功率家用電器可接入火線與零線之間，優(yōu)點(diǎn)是電壓等級低，安全性高。大功率家用電器可接入兩根火線之間，優(yōu)點(diǎn)是電壓等級提高，降低電器輸入電流，帶載能力強(qiáng)。單相三線制家庭供電系統(tǒng)代表地區(qū)有日本和北美，其中日本電壓等級為101V/202V，北美電壓等級為120V/240V。

目前技術(shù)來看，逆變器想要兼容這兩種家庭供電系統(tǒng)，主流方案是在逆變器輸出端配置帶中間抽頭的變壓器，即逆變器只輸出一種電壓，當(dāng)需要接單相三線制供電網(wǎng)絡(luò)時(shí)，通過帶中間抽頭的變壓器來分出兩相電壓；或者采用兩套逆變電路，一套實(shí)現(xiàn)單相兩線供電，另一套實(shí)現(xiàn)單相三線供電。這兩種方案都會(huì)增加逆變器體積和重量，不利于降低系統(tǒng)成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：如何減少逆變器的體積和重量，降低系統(tǒng)成本。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種兼容單相兩線和單相三線制的逆變結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括逆變結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)直流母線電容C1與C2，八個(gè)開關(guān)管Q1至Q8，一個(gè)輔助開關(guān)S1，兩個(gè)輸出濾波電感L1與L2和兩個(gè)輸出濾波電容C3與C4；逆變變換結(jié)構(gòu)還包含三條功率輸出線，分別定義為U相功率線，N相功率線，V相功率線，三條功率輸出線并聯(lián)有三個(gè)結(jié)點(diǎn)分別為J1、J2、J3；U相功率線上串聯(lián)有輸出濾波電感L1、直流母線電容C1和開關(guān)管Q1；N相功率線上串聯(lián)有輔助開關(guān)S1；V相功率線上串聯(lián)有輸出濾波電感L2、開關(guān)管Q8和直流母線電容C2，U相功率線與N相功率線在J2結(jié)點(diǎn)并聯(lián)有開關(guān)管Q2和開關(guān)管Q3，在結(jié)點(diǎn)J3處并聯(lián)有輸出濾波電容C3；N相功率線與V相功率線在結(jié)點(diǎn)J2處并聯(lián)有開關(guān)管Q6與開關(guān)管Q7，在結(jié)點(diǎn)J3處并聯(lián)有輸出濾波電容C4；U相功率線與V相功率線在結(jié)點(diǎn)J1和J2之間并聯(lián)有開關(guān)管Q5和開關(guān)管Q4。

優(yōu)選的，所述的濾波電感L1的一端連接至輸出濾波電容C3的一端，濾波電感L1的另一端連接至開關(guān)管Q2的發(fā)射極、開關(guān)管Q1的發(fā)射極、開關(guān)管Q4的集電極；所述濾波電感L2的一端連接至輸出濾波電容C4的一端，濾波電感L2的另一端連接至開關(guān)管Q7的發(fā)射極、開關(guān)管Q5的發(fā)射極、開關(guān)管Q8的集電極；所述開關(guān)管Q3的集電極連接至開關(guān)管Q2的集電極，開關(guān)管Q3的發(fā)射極連接至結(jié)點(diǎn)J2；所述開關(guān)管Q7的集電極連接至開關(guān)管Q6的集電極，開關(guān)管Q6的發(fā)射極連接至結(jié)點(diǎn)J2；所述開關(guān)管Q5的集電極和開關(guān)管Q1的集電極一起連接至C1的正極端，所述Q8的發(fā)射極和Q4的發(fā)射極一起連接至C2的負(fù)極端；所述母線電容C1的負(fù)極與母線電容C2的正級相連，連接結(jié)點(diǎn)為J1；輔助開關(guān)S1一端連接至結(jié)點(diǎn)J1，另一端連接至結(jié)點(diǎn)J2。