一種自舉驅(qū)動(dòng)單極性spwm調(diào)制非隔離并網(wǎng)逆變電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種自舉驅(qū)動(dòng)單極性SPWM調(diào)制非隔離并網(wǎng)逆變電路，包括功率逆變電路，其中，所述功率逆變電路包括六個(gè)可控功率開(kāi)關(guān)、兩個(gè)功率二極管和兩個(gè)功率電感，所述逆變器電路還包括自舉驅(qū)動(dòng)電路，所述自舉驅(qū)動(dòng)電路包括四個(gè)二極管、四個(gè)電容和一個(gè)驅(qū)動(dòng)電源。本發(fā)明提出一種新型一種自舉驅(qū)動(dòng)單極性SPWM調(diào)制非隔離并網(wǎng)逆變電路，該電路在經(jīng)典H橋逆變器電路基礎(chǔ)上，通過(guò)增加兩個(gè)可控功率開(kāi)關(guān)和兩個(gè)功率二極管，并采用類單極性SPWM調(diào)制方式，使其既有較高的轉(zhuǎn)換效率，又不會(huì)產(chǎn)生漏電流；同時(shí)，其自身的電路特點(diǎn)和調(diào)制方式，使得其各個(gè)浮地可控功率開(kāi)關(guān)的隔離驅(qū)動(dòng)電源可以通過(guò)自舉的方式產(chǎn)生，電路簡(jiǎn)單，不需要專門的控制，進(jìn)一步降低了電路的成本。
【專利說(shuō)明】—種自舉驅(qū)動(dòng)單極性SPWM調(diào)制非隔離并網(wǎng)逆變電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新能源光伏領(lǐng)域，特別涉及一種自舉驅(qū)動(dòng)單極性SPWM調(diào)制非隔離并網(wǎng)逆變電路。
【背景技術(shù)】
[0002]并網(wǎng)逆變器是將光伏電池陣列(PV)輸出的直流電轉(zhuǎn)換為交流電輸出到電網(wǎng)的裝置。按照PV側(cè)與電網(wǎng)側(cè)是否具有電氣隔離，并網(wǎng)逆變器一般可分為有變壓器隔離的并網(wǎng)逆變器，簡(jiǎn)稱隔離型并網(wǎng)逆變器；和無(wú)變壓器隔離的并網(wǎng)逆變器，簡(jiǎn)稱非隔離型并網(wǎng)逆變器。
[0003]隔離型并網(wǎng)逆變器一般具有低頻隔離和高頻隔離兩種方式。低頻隔離方式采取在逆變器輸出側(cè)與電網(wǎng)側(cè)之間使用工頻變壓器，從而導(dǎo)致整個(gè)逆變器整機(jī)體積大，笨重，且成本高；高頻隔離方式一般通過(guò)高頻鏈逆變技術(shù)將光伏陣列提供的直流電壓變換為質(zhì)量較高的隔離直流電壓再進(jìn)行逆變，此時(shí)隔離變壓器工作在高頻模式，因此相對(duì)低頻隔離型具有體積小，重量輕、成本低的優(yōu)點(diǎn)。而非隔離型逆變器因?yàn)閮?nèi)部完全不使用隔離變壓器，相比隔離型并網(wǎng)逆變器，具有體積更小，重量更輕，效率更高，成本更低的優(yōu)勢(shì)，因而得到更為廣泛的應(yīng)用。
[0004]雖然非隔離型并網(wǎng)逆變器具有上述較多優(yōu)點(diǎn)，但非隔離型并網(wǎng)逆變器由于光伏陣列和電網(wǎng)之間無(wú)電氣隔離，使得光伏陣列和大地之間存在的分布電容，將會(huì)在逆變器高頻開(kāi)關(guān)工作模式下產(chǎn)生漏電流，從而增加了安全隱患，所以非隔離型逆變器必須選擇合適的拓?fù)浜拖鄳?yīng)的控制方式。
[0005]現(xiàn)有大量的文獻(xiàn)分析和對(duì)比了目前應(yīng)用于非隔離型并網(wǎng)逆變器的各種拓?fù)?，?duì)它們?cè)诓煌腜WM調(diào)制方式下產(chǎn)生漏電流的原理、大小，以及轉(zhuǎn)換效率方面均作了詳細(xì)的分析和比較，可以得到結(jié)論:由四個(gè)功率開(kāi)關(guān)構(gòu)成的常規(guī)H橋逆變器，如果工作在雙極性SPWM調(diào)制模式下，不會(huì)產(chǎn)生漏電流，但具有相對(duì)較低的轉(zhuǎn)換效率，而如果工作在單極性SPWM調(diào)制模式下，具有相對(duì)較高的轉(zhuǎn)換效率，但會(huì)導(dǎo)致較大的漏電流。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種不會(huì)產(chǎn)生漏電流、轉(zhuǎn)換效率高的一種自舉驅(qū)動(dòng)單極性SPWM調(diào)制非隔離并網(wǎng)逆變電路。
[0007]為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種自舉驅(qū)動(dòng)單極性SPWM調(diào)制非隔離并網(wǎng)逆變電路，包括功率逆變電路，其中，所述功率逆變電路包括六個(gè)可控功率開(kāi)關(guān)、兩個(gè)功率二極管和兩個(gè)功率電感，所述逆變器電路還包括自舉驅(qū)動(dòng)電路，所述自舉驅(qū)動(dòng)電路包括四個(gè)二極管、四個(gè)電容和一個(gè)驅(qū)動(dòng)電源，所述自舉驅(qū)動(dòng)電路為所述功率逆變電路中各可控功率開(kāi)關(guān)提供驅(qū)動(dòng)電壓，所述功率逆變電路的輸入端電連接前級(jí)電路的輸出母線電壓，所述功率逆變電路的輸出端電連接電網(wǎng)。
[0008]優(yōu)選的，所述六個(gè)可控功率開(kāi)關(guān)分別為可控功率開(kāi)關(guān)Q1、可控功率開(kāi)關(guān)Q2、可控功率開(kāi)關(guān)Q3、可控功率開(kāi)關(guān)Q4、可控功率開(kāi)關(guān)Q5和可控功率開(kāi)關(guān)Q6，所述兩個(gè)功率二極管分別為功率二極管D7和功率二極管D8，所述的兩個(gè)功率電感為功率電感LI和功率電感L2 ；
[0009]所述可控功率開(kāi)關(guān)Ql的陽(yáng)極與所述可控功率開(kāi)關(guān)Q2的陽(yáng)極電連接后電連接所述母線電壓的正端，所述可控功率開(kāi)關(guān)Ql的陰極電連接所述功率電感LI的一端，所述功率電感LI的另一端電連接電網(wǎng)的L端，所述可控功率開(kāi)關(guān)Q2的陰極電連接所述功率電感L2的一端，所述功率電感L2的另一端電連接電網(wǎng)的N端；
[0010]所述可控功率開(kāi)關(guān)Q3的陽(yáng)極電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Ql的陰極，所述可控功率開(kāi)關(guān)Q3的陰極電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q5的陽(yáng)極，所述可控功率開(kāi)關(guān)Q5的陰極電連接所述母線電壓的負(fù)端；所述可控功率開(kāi)關(guān)Q4的陽(yáng)極電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q2的陰極，所述可控功率開(kāi)關(guān)Q4的陰極電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q6的陽(yáng)極，所述可控功率開(kāi)關(guān)Q6的陰極電連接接母線電壓的負(fù)端；
[0011]所述功率二極管D8的陽(yáng)極電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q3的陰極，所述功率二極管D8的陰極電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q2的陰極，所述功率二極管D7的陽(yáng)極電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q4的陰極，所述功率二極管D7的陰極電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Ql的陰極。
[0012]優(yōu)選的，所述四個(gè)二極管分別為二極管D1、二極管D2、二極管D3和二極管D4，所述六個(gè)電容分別為電容Cl、電容C2、電容C3、電容C4、電容C5和電容C6，所述驅(qū)動(dòng)電源為Vdri ；
[0013]所述電容Cl的一端電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Ql的陰極，所述電容Cl的另一端電連接所述二極管Dl的陰極，所述電容C2的一端電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q2的陰極，所述電容C2的另一端電連接所述二極管D2的陰極，所述電容C3的一端電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q3的陰極，所述電容C3的另一端電連接所述二極管D3的陰極，所述電容C4的一端電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q4的陰極，所述電容C4的另一端電連接所述二極管D4的陰極，所述電容C5的一端電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q5的陰極，所述電容C5的另一端電連接所述驅(qū)動(dòng)電源Vdri的正端，所述電容C6的一端電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q6的陰極，所述電容C6的另一端電連接所述驅(qū)動(dòng)電源Vdri的正端；
[0014]所述二極管Dl的陽(yáng)極電連接所述二極管D4的陰極，所述二極管D2的陽(yáng)極電連接所述二極管D3的陰極，所述二極管D3的陽(yáng)極和所述二極管D4的陽(yáng)極共同電連接所述驅(qū)動(dòng)電源Vdri的正端，所述驅(qū)動(dòng)電源Vdri的負(fù)端電連接所述母線電壓的負(fù)端。
[0015]優(yōu)選的，所述可控功率開(kāi)關(guān)為IGBT，所述可控功率開(kāi)關(guān)的陽(yáng)極為所述IGBT的C極，所述可控功率開(kāi)關(guān)的陰極為所述IGBT的E極。
[0016]優(yōu)選的，所述可控功率開(kāi)關(guān)為MOSEFT管，所述可控功率開(kāi)關(guān)的陽(yáng)極為所述MOSEFT管的D極，所述可控功率開(kāi)關(guān)的陰極為所述MOSEFT管的S極。
[0017]優(yōu)選的，所述電容Cl、電容C2、電容C3和電容C4為等值電容。
[0018]優(yōu)選的，所述功率電感為鐵硅鋁磁芯繞制，所述功率電感LI與所述功率電感L2分別為獨(dú)立的功率電感；或者所述功率電感為鐵硅鋁磁芯繞制，所述功率電感LI與所述功率電感L2為耦合的功率電感。
[0019]優(yōu)選的，所述可控功率開(kāi)關(guān)Q3和所述可控功率開(kāi)關(guān)Q4工作在低頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)，所述可控功率開(kāi)關(guān)Q1、所述可控功率開(kāi)關(guān)Q6、所述可控功率開(kāi)關(guān)Q2和所述可控功率開(kāi)關(guān)Q5工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)。[0020]優(yōu)選的，所述可控功率開(kāi)關(guān)Q3和所述可控功率開(kāi)關(guān)Q4的狀態(tài)根據(jù)電網(wǎng)電壓的極性進(jìn)行切換。
[0021]優(yōu)選的，所述可控功率開(kāi)關(guān)Q1、所述可控功率開(kāi)關(guān)Q6、所述可控功率開(kāi)關(guān)Q2和所述可控功率開(kāi)關(guān)Q5的狀態(tài)按照單極性SPWM調(diào)制方式進(jìn)行控制。
[0022]本發(fā)明提出一種自舉驅(qū)動(dòng)單極性SPWM調(diào)制非隔離并網(wǎng)逆變電路，該電路在經(jīng)典H橋逆變器電路基礎(chǔ)上，通過(guò)增加兩個(gè)可控功率開(kāi)關(guān)和兩個(gè)功率二極管，并采用類單極性SPWM調(diào)制方式，使其既有較高的轉(zhuǎn)換效率，又不會(huì)產(chǎn)生漏電流；同時(shí)，其自身的電路特點(diǎn)和調(diào)制方式，使得其各個(gè)浮地可控功率開(kāi)關(guān)的隔離驅(qū)動(dòng)電源可以通過(guò)自舉的方式產(chǎn)生，電路簡(jiǎn)單，不需要專門的控制，進(jìn)一步降低了電路的成本。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
[0024]圖1是本發(fā)明一種自舉驅(qū)動(dòng)單極性SPWM調(diào)制非隔離并網(wǎng)逆變電路實(shí)施例的電路原理圖；
[0025]圖2是本發(fā)明一種自舉驅(qū)動(dòng)單極性SPWM調(diào)制非隔離并網(wǎng)逆變電路實(shí)施例的調(diào)制方式示意圖；
[0026]圖3是本發(fā)明一種自舉驅(qū)動(dòng)單極性SPWM調(diào)制非隔離并網(wǎng)逆變電路實(shí)施例的工作模態(tài)圖；
[0027]圖4是本發(fā)明一種自舉驅(qū)動(dòng)單極性SPWM調(diào)制非隔離并網(wǎng)逆變電路實(shí)施例的3KW理論分析波形圖
[0028]圖5是本發(fā)明一種自舉驅(qū)動(dòng)單極性SPWM調(diào)制非隔離并網(wǎng)逆變電路實(shí)施例的3KW實(shí)際測(cè)試波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說(shuō)明，使本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。
[0030]實(shí)施例:
[0031]本發(fā)明提供一種自舉驅(qū)動(dòng)單極性SPWM調(diào)制非隔離并網(wǎng)逆變電路，包括功率逆變電路，其中，所述功率逆變電路包括六個(gè)可控功率開(kāi)關(guān)、兩個(gè)功率二極管和兩個(gè)功率電感，所述逆變器電路還包括自舉驅(qū)動(dòng)電路，所述自舉驅(qū)動(dòng)電路包括四個(gè)二極管、四個(gè)電容和一個(gè)驅(qū)動(dòng)電源，所述自舉驅(qū)動(dòng)電路為所述功率逆變電路中各可控功率開(kāi)關(guān)提供驅(qū)動(dòng)電壓，所述功率逆變電路的輸入端電連接前級(jí)電路的輸出母線電壓，所述功率逆變電路的輸出端電連接電網(wǎng)。所述功率開(kāi)關(guān)用于導(dǎo)通或切斷電流通路，所述功率電感用于所述逆變器電路輸出電流濾波。
[0032]如圖1所示，所述六個(gè)可控功率開(kāi)關(guān)分別為可控功率開(kāi)關(guān)Q1、可控功率開(kāi)關(guān)Q2、可控功率開(kāi)關(guān)Q3、可控功率開(kāi)關(guān)Q4、可控功率開(kāi)關(guān)Q5和可控功率開(kāi)關(guān)Q6，所述兩個(gè)功率二極管分別為功率二極管D7和功率二極管D8，所述的兩個(gè)功率電感為功率電感LI和功率電感L2o
[0033]所述可控功率開(kāi)關(guān)Ql的陽(yáng)極與所述可控功率開(kāi)關(guān)Q2的陽(yáng)極電連接后電連接所述母線電壓的正端，所述可控功率開(kāi)關(guān)Ql的陰極電連接所述功率電感LI的一端，所述功率電感LI的另一端電連接電網(wǎng)的L端，所述可控功率開(kāi)關(guān)Q2的陰極電連接所述功率電感L2的一端，所述功率電感L2的另一端電連接電網(wǎng)的N端。
[0034]所述可控功率開(kāi)關(guān)Q3的陽(yáng)極電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Ql的陰極，所述可控功率開(kāi)關(guān)Q3的陰極電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q5的陽(yáng)極，所述可控功率開(kāi)關(guān)Q5的陰極電連接所述母線電壓的負(fù)端；所述可控功率開(kāi)關(guān)Q4的陽(yáng)極電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q2的陰極，所述可控功率開(kāi)關(guān)Q4的陰極電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q6的陽(yáng)極，所述可控功率開(kāi)關(guān)Q6的陰極電連接接母線電壓的負(fù)端。
[0035]所述功率二極管D8的陽(yáng)極電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q3的陰極，所述功率二極管D8的陰極電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q2的陰極，所述功率二極管D7的陽(yáng)極電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q4的陰極，所述功率二極管D7的陰極電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Ql的陰極。
[0036]所述四個(gè)二極管分別為二極管Dl、二極管D2、二極管D3和二極管D4，所述六個(gè)電容分別為電容Cl、電容C2、電容C3、電容C4、電容C5和電容C6，所述驅(qū)動(dòng)電源為Vdri。
[0037]所述電容Cl的一端電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Ql的陰極，所述電容Cl的另一端電連接所述二極管Dl的陰極，所述電容C2的一端電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q2的陰極，所述電容C2的另一端電連接所述二極管D2的陰極，所述電容C3的一端電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q3的陰極，所述電容C3的另一端電連接所述二極管D3的陰極，所述電容C4的一端電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q4的陰極，所述電容C4的另一端電連接所述二極管D4的陰極，所述電容C5的一端電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q5的陰極，所述電容C5的另一端電連接所述驅(qū)動(dòng)電源Vdri的正端，所述電容C6的一端電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q6的陰極，所述電容C6的另一端電連接所述驅(qū)動(dòng)電源Vdri的正端。
[0038]所述二極管Dl的陽(yáng)極電連接所述二極管D4的陰極，所述二極管D2的陽(yáng)極電連接所述二極管D3的陰極，所述二極管D3的陽(yáng)極和所述二極管D4的陽(yáng)極共同電連接所述驅(qū)動(dòng)電源Vdri的正端，所述驅(qū)動(dòng)電源Vdri的負(fù)端電連接所述母線電壓的負(fù)端。
[0039]如圖2所示，在本實(shí)施中，所述可控功率開(kāi)關(guān)Q3和所述可控功率開(kāi)關(guān)Q4工作在低頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)，所述可控功率開(kāi)關(guān)Q1、所述可控功率開(kāi)關(guān)Q6、所述可控功率開(kāi)關(guān)Q2和所述可控功率開(kāi)關(guān)Q5工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)。所述可控功率開(kāi)關(guān)Q3和所述可控功率開(kāi)關(guān)Q4的狀態(tài)根據(jù)電網(wǎng)電壓的極性進(jìn)行切換。所述可控功率開(kāi)關(guān)Q1、所述可控功率開(kāi)關(guān)Q6、所述可控功率開(kāi)關(guān)Q2和所述可控功率開(kāi)關(guān)Q5的狀態(tài)按照單極性SPWM調(diào)制方式進(jìn)行控制。
[0040]本實(shí)施例的工作原理:
[0041]功率逆變部分:當(dāng)電網(wǎng)電壓正半周時(shí)，在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期Ts內(nèi)，可控功率開(kāi)關(guān)Ql、Q4、Q6同時(shí)導(dǎo)通的ton時(shí)間段(ton與Ts的比值定義為占空比D)，它們與功率電感L1、L2構(gòu)成連接母線電壓Vdc與電網(wǎng)Grid之間的正向斬波通道，電流沿Vdc+ — Ql — LI — Grid — L2 — Q4 — Q6 — Vdc-路徑從母線流向電網(wǎng)，輸出交流功率，其工作模態(tài)如圖3(a)所示，其中粗實(shí)線代表功率電流通路；可控功率開(kāi)關(guān)在Q1、Q6關(guān)斷，只有Q4導(dǎo)通的toff階段(toff=Ts-Ton), Q4、D7、L1、L2和Grid構(gòu)成正向續(xù)流通道，電流沿LI — Grid — L2 — Q4 — D7路徑進(jìn)行續(xù)流，保證LI和L2內(nèi)存儲(chǔ)能量的連續(xù)，其工作模態(tài)如圖3(b)所示。
[0042]當(dāng)電網(wǎng)電壓負(fù)半周時(shí)，在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期Ts內(nèi)，可控功率開(kāi)關(guān)Q2、Q3、Q5同時(shí)導(dǎo)通ton時(shí)間內(nèi)，它們與功率電感L1、L2構(gòu)成連接母線電壓Vdc與電網(wǎng)Grid之間的負(fù)向斬波通道，電流沿Vdc+ — Q2 — L2 — Grid — LI — Q3 — Q5 — Vdc-路徑從母線流向電網(wǎng)，輸出交流功率，其工作模態(tài)如圖3(c)所示；當(dāng)Q2、Q5關(guān)斷，在只有Q3導(dǎo)通的toff階段，Q3、D8、L1、L2和Grid構(gòu)成負(fù)向續(xù)流通道，電流沿L2 — Grid — LI — Q3 — D8路徑進(jìn)行續(xù)流，保證LI和L2內(nèi)存儲(chǔ)能量的連續(xù)，其工作模態(tài)如圖3(d)所示。
[0043]由于各功率開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷時(shí)序是按照單極性SPWM方式進(jìn)行調(diào)制，理論分析可知，其輸出電流的基波為以電網(wǎng)電壓同頻同相的正弦電流，經(jīng)過(guò)功率電感L1、L2對(duì)開(kāi)關(guān)次紋波濾波后，形成流入電網(wǎng)Grid的并網(wǎng)電流。
[0044]自舉驅(qū)動(dòng)部分:由于可控功率開(kāi)關(guān)Q5、Q6與母線電壓Vdc共地，所以驅(qū)動(dòng)電源Vdri可以直接提供給可控功率開(kāi)關(guān)Q5、Q6作為驅(qū)動(dòng)電源。在電網(wǎng)電壓正半周，當(dāng)可控功率開(kāi)關(guān)Ql、Q4、Q6同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，Vdri除了直接給Q6提供驅(qū)動(dòng)電源，還通過(guò)Vdri+ — D4 — C4 — Q6 — Vaux-回路對(duì)電容C4充電得到可控功率開(kāi)關(guān)Q4的驅(qū)動(dòng)電壓V4，根據(jù)可控功率開(kāi)關(guān)Q6的導(dǎo)通時(shí)間ton和可控功率開(kāi)關(guān)Q4的驅(qū)動(dòng)電流選取合適的電容C4值，即可保證V4被完全充電并穩(wěn)定在與驅(qū)動(dòng)電源相同的電壓值Vdri ;當(dāng)可控功率開(kāi)關(guān)Ql、Q6關(guān)斷，只有可控功率開(kāi)關(guān)Q4仍導(dǎo)通時(shí)，電容C4除了向可控功率開(kāi)關(guān)Q4提供驅(qū)動(dòng)電源外，還會(huì)通過(guò)C4+ — Dl — Cl — LI — Grid — L2 — Q4 — C4-的回路給電容Cl充電至Vdri ;當(dāng)下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期Ts開(kāi)始，Q1、Q6再次導(dǎo)通時(shí)，Cl給Ql提供驅(qū)動(dòng)電源。在電網(wǎng)電壓負(fù)半周，當(dāng)可控功率開(kāi)關(guān)Q2、Q3、Q5同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，驅(qū)動(dòng)電源Vdri除了直接給可控功率開(kāi)關(guān)Q5提供驅(qū)動(dòng)電源夕卜，還會(huì)通過(guò)Vdr i+— D3 — C3 — Q5 — Vaux-對(duì)電容C3充電至驅(qū)動(dòng)電源Vdr i，得到可控功率開(kāi)關(guān)Q3的驅(qū)動(dòng)電壓V3 ；當(dāng)可控功率開(kāi)關(guān)Q2、Q5關(guān)斷，只有可控功率開(kāi)關(guān)Q3導(dǎo)通時(shí)，電容C3除了直接給可控功率開(kāi)關(guān)Q3提供驅(qū)動(dòng)電源，還通過(guò)C3+ — D2 — C2 — L2 — LI — Q3 — C3-的回路給電容C2充電至驅(qū)動(dòng)電源Vdri ;當(dāng)下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期Ts開(kāi)始，可控功率開(kāi)關(guān)Q2、Q5再次導(dǎo)通時(shí)，電容C2給可控功率開(kāi)關(guān)Q2提供驅(qū)動(dòng)電源。
[0045]以3KW并網(wǎng)逆變器來(lái)論證本電路的可行性，該逆變器的參數(shù)如下:
[0046]整機(jī)額定功率: 3KW ；
[0047]母線電壓Vdc:400V ；
[0048]電網(wǎng)電壓 Vac:220V/50HZ;
[0049]濾波電感L1、L2:1mH
[0050]高頻管開(kāi)關(guān)頻率:20KHz
[0051]驅(qū)動(dòng)電源Vdr1:15V ；
[0052]自舉驅(qū)動(dòng)電容:C1=C2=C3=C4=4.7uF
[0053]按照上述參數(shù)設(shè)置，選擇600V/47A的IGBT作為可控功率開(kāi)關(guān)，選擇600V/20A的超快恢復(fù)二極管作為續(xù)流二極管，選擇由鐵硅鋁磁芯繞制的輸出濾波電感構(gòu)成整個(gè)功率回路；選擇50V/4.7uF的陶瓷電容作為自舉驅(qū)動(dòng)回路的充電電容Cl?C4，選擇600V/1A的超快恢復(fù)二極管作為自舉充電二極管Dl?D4。通過(guò)TI的DSP芯片TMS320F2808作為核心控制CPU搭建數(shù)字控制電路，對(duì)主功率電路機(jī)型單極性SPWM并網(wǎng)控制。
[0054]通過(guò)理論分析可知，在電網(wǎng)電壓正半周，ton階段，橋臂中點(diǎn)輸出共模電壓為0.5* (Vdc+O) =0.5Vdc; toff 階段，橋臂中點(diǎn)輸出共模電壓為 0.5* (0.5Vdc+0.5Vdc) =0.5Vdc;即在整個(gè)開(kāi)關(guān)周期Ts內(nèi)，橋臂中點(diǎn)輸出共模電壓恒定為0.5Vdc,因此其在寄生共模電容上引起的共模電流為O ;通過(guò)同樣的分析可知，在電網(wǎng)電壓負(fù)半周，在整個(gè)開(kāi)關(guān)周期Ts內(nèi)，橋臂中點(diǎn)輸出共模電壓恒定為0.5Vdc，在寄生共模電容上引起的共模電流為O。所以，該電路在單極性SPWM調(diào)制模式下，不會(huì)帶來(lái)漏電流問(wèn)題。圖4(b)為網(wǎng)側(cè)漏電流的仿真波形，其中等效寄生電容設(shè)置為100nF。從仿真結(jié)果可見(jiàn)，只有在并網(wǎng)電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)由于低頻管Q3，Q4切換死區(qū)時(shí)間的設(shè)置會(huì)帶來(lái)幾十個(gè)毫安的尖峰漏電流，其余區(qū)間不存在漏電流，因而在整個(gè)工頻周期內(nèi)漏電流的平均值很小，小于10mA，遠(yuǎn)低于并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的允許值。
[0055]實(shí)際試驗(yàn)并網(wǎng)電流波形和漏電流波形分別如圖5，按照并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)試條件下，其交流側(cè)漏電流實(shí)測(cè)為6.8mA，遠(yuǎn)低于30mA允許值。試驗(yàn)波形論證了方案的額可行性。
[0056]當(dāng)然，所述可控功率開(kāi)關(guān)為IGBT，所述可控功率開(kāi)關(guān)也可為MOSEFT管。
[0057]本發(fā)明提出一種自舉驅(qū)動(dòng)單極性SPWM調(diào)制非隔離并網(wǎng)逆變電路，該電路在經(jīng)典H橋逆變器電路基礎(chǔ)上，通過(guò)增加兩個(gè)可控功率開(kāi)關(guān)和兩個(gè)功率二極管，并采用類單極性SPWM調(diào)制方式，使其既有較高的轉(zhuǎn)換效率，又不會(huì)產(chǎn)生漏電流；同時(shí)，其自身的電路特點(diǎn)和調(diào)制方式，使得其各個(gè)浮地可控功率開(kāi)關(guān)的隔離驅(qū)動(dòng)電源可以通過(guò)自舉的方式產(chǎn)生，電路簡(jiǎn)單，不需要專門的控制，進(jìn)一步降低了電路的成本。
[0058]由于低頻功率管和兩個(gè)附加二極管的引入，使得電感電流續(xù)流階段，電網(wǎng)與母線電壓完全脫離，從而保持了橋臂中點(diǎn)輸出電壓的恒定，避免了因逆變器橋臂中點(diǎn)輸出電壓的開(kāi)關(guān)次高頻脈動(dòng)而通過(guò)寄生電容帶來(lái)的漏電流，適合于非隔離并網(wǎng)逆變器應(yīng)用。即該電路同時(shí)兼具了單極性SPWM調(diào)制的H橋逆變器高轉(zhuǎn)換效率的優(yōu)點(diǎn)和雙極性SPWM調(diào)制H橋逆變器低漏電流問(wèn)題的優(yōu)點(diǎn)。
[0059]同時(shí)，結(jié)合該電路自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和控制方式所引入的自舉驅(qū)動(dòng)電路，在無(wú)需多路隔離驅(qū)動(dòng)電源和專門控制的情況下，即可得到各浮地功率管的隔離驅(qū)動(dòng)電壓，從而降低了電路的工作成本。
[0060]在以上的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是以上描述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，因此本發(fā)明不受上面公開(kāi)的具體實(shí)施的限制。同時(shí)任何熟悉本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種自舉驅(qū)動(dòng)單極性SPWM調(diào)制非隔離并網(wǎng)逆變電路，包括功率逆變電路，其特征在于，所述功率逆變電路包括六個(gè)可控功率開(kāi)關(guān)、兩個(gè)功率二極管和兩個(gè)功率電感，所述逆變器電路還包括自舉驅(qū)動(dòng)電路，所述自舉驅(qū)動(dòng)電路包括四個(gè)二極管、四個(gè)電容和一個(gè)驅(qū)動(dòng)電源，所述自舉驅(qū)動(dòng)電路為所述功率逆變電路中各可控功率開(kāi)關(guān)提供驅(qū)動(dòng)電壓，所述功率逆變電路的輸入端電連接前級(jí)電路的輸出母線電壓，所述功率逆變電路的輸出端電連接電網(wǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自舉驅(qū)動(dòng)單極性SPWM調(diào)制非隔離并網(wǎng)逆變電路，其特征在于，所述六個(gè)可控功率開(kāi)關(guān)分別為可控功率開(kāi)關(guān)Q1、可控功率開(kāi)關(guān)Q2、可控功率開(kāi)關(guān)Q3、可控功率開(kāi)關(guān)Q4、可控功率開(kāi)關(guān)Q5和可控功率開(kāi)關(guān)Q6，所述兩個(gè)功率二極管分別為功率二極管D7和功率二極管D8，所述的兩個(gè)功率電感為功率電感LI和功率電感L2 ； 所述可控功率開(kāi)關(guān)Ql的陽(yáng)極與所述可控功率開(kāi)關(guān)Q2的陽(yáng)極電連接后電連接所述母線電壓的正端，所述可控功率開(kāi)關(guān)Ql的陰極電連接所述功率電感LI的一端，所述功率電感LI的另一端電連接電網(wǎng)的L端，所述可控功率開(kāi)關(guān)Q2的陰極電連接所述功率電感L2的一端，所述功率電感L2的另一端電連接電網(wǎng)的N端； 所述可控功率開(kāi)關(guān)Q3的陽(yáng)極電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Ql的陰極，所述可控功率開(kāi)關(guān)Q3的陰極電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q5的陽(yáng)極，所述可控功率開(kāi)關(guān)Q5的陰極電連接所述母線電壓的負(fù)端；所述可控功率開(kāi)關(guān)Q4的陽(yáng)極電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q2的陰極，所述可控功率開(kāi)關(guān)Q4的陰極電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q6的陽(yáng)極，所述可控功率開(kāi)關(guān)Q6的陰極電連接接母線電壓的負(fù)端； 所述功率二極管D8的陽(yáng)極電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q3的陰極，所述功率二極管D8的陰極電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q2的陰極，所述功率二極管D7的陽(yáng)極電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q4的陰極，所述功率二極管D7的陰極電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Ql的陰極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種自舉`驅(qū)動(dòng)單極性SPWM調(diào)制非隔離并網(wǎng)逆變電路，其特征在于，所述四個(gè)二極管分別為二極管D1、二極管D2、二極管D3和二極管D4，所述六個(gè)電容分別為電容Cl、電容C2、電容C3、電容C4、電容C5和電容C6，所述驅(qū)動(dòng)電源為Vdri ； 所述電容Cl的一端電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Ql的陰極，所述電容Cl的另一端電連接所述二極管Dl的陰極，所述電容C2的一端電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q2的陰極，所述電容C2的另一端電連接所述二極管D2的陰極，所述電容C3的一端電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q3的陰極，所述電容C3的另一端電連接所述二極管D3的陰極，所述電容C4的一端電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q4的陰極，所述電容C4的另一端電連接所述二極管D4的陰極，所述電容C5的一端電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q5的陰極，所述電容C5的另一端電連接所述驅(qū)動(dòng)電源Vdri的正端，所述電容C6的一端電連接所述可控功率開(kāi)關(guān)Q6的陰極，所述電容C6的另一端電連接所述驅(qū)動(dòng)電源Vdri的正端； 所述二極管Dl的陽(yáng)極電連接所述二極管D4的陰極，所述二極管D2的陽(yáng)極電連接所述二極管D3的陰極，所述二極管D3的陽(yáng)極和所述二極管D4的陽(yáng)極共同電連接所述驅(qū)動(dòng)電源Vdri的正端，所述驅(qū)動(dòng)電源Vdri的負(fù)端電連接所述母線電壓的負(fù)端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自舉驅(qū)動(dòng)單極性SPWM調(diào)制非隔離并網(wǎng)逆變電路，其特征在于，所述可控功率開(kāi)關(guān)為IGBT，所述可控功率開(kāi)關(guān)的陽(yáng)極為所述IGBT的C極，所述可控功率開(kāi)關(guān)的陰極為所述IGBT的E極。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非隔離并網(wǎng)逆變器電路，其特征在于，所述可控功率開(kāi)關(guān)為MOSEFT管，所述可控功率開(kāi)關(guān)的陽(yáng)極為所述MOSEFT管的D極，所述可控功率開(kāi)關(guān)的陰極為所述MOSEFT管的S極。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自舉驅(qū)動(dòng)單極性SPWM調(diào)制非隔離并網(wǎng)逆變電路，其特征在于，所述電容Cl、電容C2、電容C3和電容C4為等值電容。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自舉驅(qū)動(dòng)單極性SPWM調(diào)制非隔離并網(wǎng)逆變電路，其特征在于，所述功率電感為鐵硅鋁磁芯繞制，所述功率電感LI與所述功率電感L2分別為獨(dú)立的功率電感；或者所述功率電感為鐵硅鋁磁芯繞制，所述功率電感LI與所述功率電感L2為耦合的功率電感。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自舉驅(qū)動(dòng)單極性SPWM調(diào)制非隔離并網(wǎng)逆變電路，其特征在于，所述可控功率開(kāi)關(guān)Q3和所述可控功率開(kāi)關(guān)Q4工作在低頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)，所述可控功率開(kāi)關(guān)Q1、所述可控功率開(kāi)關(guān)Q6、所述可控功率開(kāi)關(guān)Q2和所述可控功率開(kāi)關(guān)Q5工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種自舉驅(qū)動(dòng)單極性SPWM調(diào)制非隔離并網(wǎng)逆變電路，其特征在于，所述可控功率開(kāi)關(guān)Q3和所述可控功率開(kāi)關(guān)Q4的狀態(tài)根據(jù)電網(wǎng)電壓的極性進(jìn)行切換。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種自舉驅(qū)動(dòng)單極性SPWM調(diào)制非隔離并網(wǎng)逆變電路，其特征在于，所述可控功率開(kāi)關(guān)Q1、所述可控功率開(kāi)關(guān)Q6、所述可控功率開(kāi)關(guān)Q2和所述可控功率開(kāi)關(guān)Q5的狀態(tài)按照單極性SPWM調(diào)制方式進(jìn)行控制。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK103762871SQ201310694921
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】蔡鵬 , 王小峰, 楊樹(shù), 湯雨 申請(qǐng)人:江蘇博緯新能源科技有限公司