一種新型h6單相非隔離并網(wǎng)逆變器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及電力電子功率變換領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種新型冊單相非隔離并網(wǎng) 逆變器。 技術(shù)背景
[0002] 近年來，由于國家政策的支持，并網(wǎng)逆變器得到了長足的發(fā)展，從微型逆變器到單 相小功率逆變器再到=相中大功率逆變器，衍生出的各種新型拓撲。拓撲結(jié)構(gòu)的性能對整 個系統(tǒng)的發(fā)電效率起到關(guān)鍵作用，而且大大影響整個系統(tǒng)使用的可靠性和生產(chǎn)成本。在保 證低漏電流的基礎(chǔ)上提高效率是研究新型拓撲的核屯、目標(biāo)。帶輸出變壓器的隔離型是并網(wǎng) 逆變器中最常見的結(jié)構(gòu)之一，也是目前市場上使用最多的并網(wǎng)逆變器。該變壓器同時完成 電壓匹配W及隔離功能。由于變壓器的隔離作用：一方面，可W保護人身安全，另一方面，保 證了系統(tǒng)不會向電網(wǎng)注入直流分量，有效地防止配電變壓器的飽和。但是變壓器增加了整 個系統(tǒng)的體積、重量和成本。非隔離型并網(wǎng)逆變器W其效率高、體積小、成本低的優(yōu)勢，已經(jīng) 在分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中占據(jù)主流。但是，非隔離型并網(wǎng)逆變器因為沒有隔離變壓器，從而 帶來漏電流問題。漏電流本質(zhì)為共模電流，而運一寄生電容會與逆變器輸出濾波元件W及 電網(wǎng)阻抗組成共模諧振電路，逆變器的功率開關(guān)動作時會引起寄生電容上的電壓即共模電 壓Ucm的變化，變化的共模電壓能夠激勵運個諧振電路從而產(chǎn)生共模電流Icm。共模電流的 出現(xiàn)，會增加系統(tǒng)的傳導(dǎo)損耗，降低了電磁兼容性并產(chǎn)生安全問題。而且，對地漏電流太大 還會造成交流濾波器的飽和，降低濾波效果，同時也可能造成并網(wǎng)逆變器的損壞。為保證安 全，VDE0126-1-1標(biāo)準對并網(wǎng)系統(tǒng)的共模電流作出嚴格規(guī)定。為抑制非隔離型并網(wǎng)逆變器 的漏電流，應(yīng)盡量使共模電壓Ucm變化減小。如果能保證共模電壓Ucm為一恒值，則能夠在 原理上消除共模電流Icm。
[0003] 傳統(tǒng)的H4型逆變器在單極性調(diào)制方式下不能抑制漏電流，雙極性調(diào)制方式下，雖 然能夠有效地抑制漏電流，但是所有的開關(guān)器件都工作在高頻狀態(tài)下，增加了開關(guān)損耗，而 且雙極性調(diào)制時其逆變輸出的紋波電流幅值較大。為了提高并網(wǎng)逆變器的效率、可靠性、供 電質(zhì)量等性能，各類拓撲結(jié)構(gòu)被相繼提出并被廣泛應(yīng)用，其中最具代表性的有冊和冊拓 撲。德國SM公司實用新型的五開關(guān)化5)型拓撲，能夠有效地解決漏電流問題，其最高效 率達到98. 1 %。相關(guān)文獻提出的冊型拓撲，能夠有效的抑制漏電流，二極管采用快恢復(fù)型 二極管，大幅降低二極管反向恢復(fù)損耗，但是續(xù)流階段電流仍流經(jīng)二極管，導(dǎo)通損耗仍然較 大，尤其是在大電流的情況下。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提出的一種新型冊單相非隔離并網(wǎng)逆變器 在減少二極管數(shù)量和提高共模電流抑制能力的基礎(chǔ)上能有效提高逆變器的效率，具體技術(shù) 方案如下：
[0005] 一種新型冊單相非隔離并網(wǎng)逆變器，由六個開關(guān)管S1-S6、濾波模塊W及調(diào)制電 路模塊組成；
[0006] 其中，開關(guān)管SI的漏極和開關(guān)管S2的漏極相連并連接至直流側(cè)正端，開關(guān)管SI 的源極和S2的源極相連并分別與開關(guān)管S5的漏極、開關(guān)管S6的漏極連接，開關(guān)管S5的源 極和S6的源極相連并分別與開關(guān)管S3的漏極、開關(guān)管S4的漏極連接，開關(guān)管S3的源極和 開關(guān)管S4的源極相連并連接至直流側(cè)負端；
[0007] 所述濾波模塊主要包括兩個電感Ll和L2,所述電感Ll一端連接開關(guān)管S5的源 極，一端連接交流側(cè)；所述電感L2 -端連接開關(guān)管S4的漏極，一端連接交流側(cè)；
[0008] 所述調(diào)制電路模塊為DSP控制器，開關(guān)管S1、S4的柵極接到由正弦波和=角波比 較得出的驅(qū)動信號輸出端；開關(guān)管S2、S3的柵極接到由相位相差180°的正弦波和上述同 一個=角波比較得出的驅(qū)動信號輸出端；開關(guān)管S5柵極接到在交流側(cè)正半周為1，負半周 由開關(guān)管S2、S3驅(qū)動信號經(jīng)過非運算得到的驅(qū)動信號輸出端；開關(guān)管S6的柵極接到在交流 側(cè)正半周由開關(guān)管S1、S4驅(qū)動信號經(jīng)過非運算得到，負半周恒為1的驅(qū)動信號輸出端；
[0009] 本實用新型的逆變器在每個正弦周期內(nèi)存在四種工作模態(tài)：
[0010] 工作模態(tài)1 :交流側(cè)電壓正半周時，開關(guān)管S5-直通，S2、S3常斷，W相同驅(qū)動信號 驅(qū)動S1、S4高頻開關(guān)。S1、S4導(dǎo)通時，并網(wǎng)電流經(jīng)S1、S5、濾波電感11、電網(wǎng)、濾波電感L2、 S4構(gòu)成回路向電網(wǎng)供電。橋臂輸出電壓為二+UDC。
[0011] 工作模態(tài)2 :S1、S4關(guān)斷，S2、S3常斷，S5導(dǎo)通，S6高頻開關(guān)，當(dāng)S6導(dǎo)通時，并網(wǎng)電 流經(jīng)過S5、濾波電感11、電網(wǎng)、濾波電感L2、S6構(gòu)成續(xù)流回路，此時電網(wǎng)與直流側(cè)脫離。橋 臂輸出電壓為Uab= 0。
[0012] 工作模態(tài)3:交流側(cè)電壓負半周時，開關(guān)管S6-直導(dǎo)通，S1、S4常斷，W相同信號驅(qū) 動S2、S3高頻開關(guān)。S2、S3導(dǎo)通時，輸入電流經(jīng)過S2、S6、濾波電感L2、電網(wǎng)、濾波電感Ll、 S3構(gòu)成回路向電網(wǎng)側(cè)供電。橋臂輸出電壓為Uab=-UDC。
[0013] 工作模態(tài)4:S1、S4關(guān)斷，S2、S3關(guān)斷，S6 -直導(dǎo)通、S5高頻開關(guān)，當(dāng)S5導(dǎo)通時，電 流經(jīng)過S5、S6、濾波電感L2、電網(wǎng)、濾波電感Ll構(gòu)成續(xù)流回路，此時電網(wǎng)與直流側(cè)脫離。橋 臂輸出電壓二0。
[0014] 交流側(cè)電壓正半周，工作模態(tài)1中，S1、S5導(dǎo)通，橋臂輸出A點對直流母線負 端N的電壓Uw=UDC，S4導(dǎo)通，橋臂輸出B點對直流母線負端N的電壓U?= 0,所W
[0015] 工作模態(tài)2中，S1、S3關(guān)斷，此時利用關(guān)斷的S1、S3開關(guān)管結(jié)電容實現(xiàn)均壓，橋 臂輸出A點對直流母線負端N的電壓Uw= 0.抓DC，S2、S4關(guān)斷，此時利用關(guān)斷的S2、S4開 關(guān)管結(jié)電容實現(xiàn)均壓，橋臂輸出B點對直流母線負端N電壓Uew= 0.抓D。，所W共模電壓為
[0016] 交流側(cè)電壓負半周的分析與正半周類似，不再詳述。有上述分析可得共模電壓Ucm =0. 5Ud。，保持恒定，據(jù)此可得漏電流Itm= 0。原理上滿足抑制漏電流的設(shè)計原則。
[0017] 進一步的，所述開關(guān)管S1-S6采用N溝道增強型MOS陽T，運是出于對關(guān)閉或?qū)ㄆ?件所需電壓的考慮。
[0018] 進一步的，所述開關(guān)管S1-S6的漏極和源極都連接一個續(xù)流二極管，所述開關(guān)管 的源極接二極管的正極，所述開關(guān)管的漏極接二極管的負極，所述續(xù)流二極管用于提高開 關(guān)速度，維持續(xù)流，防止關(guān)閉電源時反向擊穿。
[0019]