本發(fā)明涉及逆變器，具體涉及一種基于寬增益低漏電流單極式逆變器。

背景技術(shù)：

1、非隔離單相全橋逆變器因其小體積、低成本和高效率等優(yōu)點(diǎn)在光伏發(fā)電系統(tǒng)中獲得了廣泛關(guān)注。

2、在光伏陣列輸出直流電壓較低時(shí)，傳統(tǒng)非隔離型光伏逆變器主要結(jié)構(gòu)為dc/dc與dc/ac相結(jié)合的兩級(jí)變換器結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。對(duì)直流低壓進(jìn)行升壓后再進(jìn)行逆變后并網(wǎng)，通過(guò)兩級(jí)能量變換得到符合并網(wǎng)要求的正弦波。

3、在實(shí)際非隔離并網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，由于光伏陣列與大地之間有寄生電容存在、與逆變橋臂、輸出濾波器、電網(wǎng)之間形成共?；芈罚兓墓材ｋ妷簳?huì)在此共?；芈飞袭a(chǎn)生對(duì)應(yīng)的共模電流，即漏電流。漏電流不僅會(huì)影響光伏系統(tǒng)中的其他運(yùn)行設(shè)備，造成電磁干擾，還會(huì)造成并網(wǎng)電流畸變等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、（一）解決的技術(shù)問(wèn)題

2、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于寬增益低漏電流單極式逆變器，解決了傳統(tǒng)非隔離型光伏逆變器在并網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生漏電流的技術(shù)問(wèn)題。

3、（二）技術(shù)方案

4、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

5、本發(fā)明提供一種基于寬增益低漏電流單極式逆變器，包括對(duì)偶式結(jié)構(gòu)的dc/dc轉(zhuǎn)換模塊、母線電容、dc/ac逆變器和濾波電路；

6、dc/dc轉(zhuǎn)換模塊包括兩個(gè)dc/dc轉(zhuǎn)換單元，2個(gè)dc/dc轉(zhuǎn)換單元的結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)均相同，2個(gè)dc/dc轉(zhuǎn)換單元呈對(duì)稱(chēng)方式連接；兩個(gè)dc/dc轉(zhuǎn)換單元均包括一個(gè)輸入端，兩個(gè)輸出端；兩個(gè)dc/dc轉(zhuǎn)換單元的輸入端分別與直流電源的正負(fù)極相連；第一dc/dc轉(zhuǎn)換單元的第一輸出端連接dc/ac逆變器的第一輸入端，第一dc/dc轉(zhuǎn)換單元的第二輸出端連接第二dc/dc轉(zhuǎn)換單元的第二輸出端；第二dc/dc轉(zhuǎn)換單元的第一輸出端連接dc/ac逆變器的第二輸入端；第一dc/dc轉(zhuǎn)換單元的第一輸出端和第二dc/dc轉(zhuǎn)換單元的第一輸出端之間連接母線電容，第一dc/dc轉(zhuǎn)換單元和第二dc/dc轉(zhuǎn)換單元的公共端連接母線電容的中點(diǎn)；

7、dc/ac逆變器的兩個(gè)輸出端經(jīng)由濾波電路后連接到電網(wǎng)。

8、優(yōu)選的，所述對(duì)偶式結(jié)構(gòu)的dc/dc轉(zhuǎn)換模塊中包括若干開(kāi)關(guān)管，所述開(kāi)關(guān)管包括控制端，通過(guò)控制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)管的斷開(kāi)和導(dǎo)通，dc/dc轉(zhuǎn)換模塊輸出兩電平，或者輸出三電平，或者輸出五電平；

9、和/或，

10、所述基于寬增益低漏電流單極式逆變器的工作模式包括直流模式和變流模式；

11、其中，直流模式是指dc/dc轉(zhuǎn)換模塊輸出直流電壓，dc/ac逆變器工作于高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)；

12、變流模式包括兩種狀態(tài)，狀態(tài)一：dc/dc轉(zhuǎn)換模塊輸出直流電壓，dc/ac逆變器工作于高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)；狀態(tài)二：dc/dc轉(zhuǎn)換模塊輸出部分正弦的交流電壓，dc/ac逆變器工作于直通或關(guān)斷狀態(tài)。

13、優(yōu)選的，設(shè)置兩個(gè)dc/dc轉(zhuǎn)換單元的輸入端分別為p點(diǎn)和n點(diǎn)，第二dc/dc轉(zhuǎn)換單元的第一輸出端為n點(diǎn)，dc/ac逆變器的兩個(gè)輸出端分別為a點(diǎn)和b點(diǎn)；p點(diǎn)和n點(diǎn)之間的電壓為，n點(diǎn)和n點(diǎn)之間的電壓為，a點(diǎn)和n點(diǎn)之間的電壓為，b點(diǎn)和n點(diǎn)之間的電壓為；所述基于寬增益低漏電流單極式逆變器的共模電壓的計(jì)算公式如下：

14、

15、所述基于寬增益低漏電流單極式逆變器在不同的工作模態(tài)中，保持共模電壓不變。

16、優(yōu)選的，所述兩個(gè)dc/dc轉(zhuǎn)換單元的輸入端與所述直流電源的正負(fù)極之間分別設(shè)置一組電感組。

17、優(yōu)選的，所述第一dc/dc轉(zhuǎn)換單元包括第一二極管、第二二極管、第一開(kāi)關(guān)管、第二開(kāi)關(guān)管和第一飛垮電容；

18、其中，第一二極管的陰極為第一dc/dc轉(zhuǎn)換單元的第一輸出端，第一二極管的陽(yáng)極連接第二二極管的陰極，第二二極管的陰極經(jīng)由第一開(kāi)關(guān)管和第二開(kāi)關(guān)管的第一端連接；第二開(kāi)關(guān)管的第二端為第一dc/dc轉(zhuǎn)換單元的第二輸出端；

19、第一飛垮電容的兩端分別連接在第一二極管和第二二極管的公共端上、第一開(kāi)關(guān)管和第二開(kāi)關(guān)管的公共端上；

20、第二二極管和第一開(kāi)關(guān)管的公共端為第一dc/dc轉(zhuǎn)換單元的輸入端；

21、所述第二dc/dc轉(zhuǎn)換單元包括第三二極管、第四二極管、第三開(kāi)關(guān)管、第四開(kāi)關(guān)管和第二飛垮電容；

22、其中，第四二極管的陰極為第一dc/dc轉(zhuǎn)換單元的第一輸出端，第四二極管的陽(yáng)極連接第三二極管的陰極，第三二極管的陰極經(jīng)由第四開(kāi)關(guān)管和第三開(kāi)關(guān)管的第一端連接；第三開(kāi)關(guān)管的第二端為第二dc/dc轉(zhuǎn)換單元的第二輸出端；

23、第二飛垮電容的兩端分別連接在第四二極管和第三二極管的公共端上、第四開(kāi)關(guān)管和第三開(kāi)關(guān)管的公共端上；

24、第三二極管和第四開(kāi)關(guān)管的公共端為dc/dc轉(zhuǎn)換單元的輸入端。

25、優(yōu)選的，所述dc/ac逆變器包括h4全橋電路或h5橋或h6橋或heric電路或heric電路。

26、優(yōu)選的，當(dāng)dc/ac逆變器為h4全橋電路，h4全橋電路包括第五開(kāi)關(guān)管、第六開(kāi)關(guān)管、第七開(kāi)關(guān)管和第八開(kāi)關(guān)管；

27、其中，所述第五開(kāi)關(guān)管的第一端和所述第七開(kāi)關(guān)管的第一端連接，其公共端為dc/ac逆變器的第一輸入端；

28、所述第五開(kāi)關(guān)管的第二端與所述第六開(kāi)關(guān)管的第一端連接，其公共端為dc/ac逆變器的第一輸出端；

29、所述第七開(kāi)關(guān)管的第二端和所述第八開(kāi)關(guān)管的第一端連接，其公共端為dc/ac逆變器的第二輸出端；

30、所述第六開(kāi)關(guān)管的第二端和所述第八開(kāi)關(guān)管的第二端連接，其公共端為dc/ac逆變器的第二輸入端。

31、優(yōu)選的，設(shè)置第二二極管和第一開(kāi)關(guān)管的公共端為p點(diǎn)，第四開(kāi)關(guān)管和第三二極管的公共端為n點(diǎn)，第二飛垮電容和第四二極管的公共端為n點(diǎn)；第五開(kāi)關(guān)管端和第六開(kāi)關(guān)管的公共端為a點(diǎn)，第七開(kāi)關(guān)管端和第八開(kāi)關(guān)管的公共端為b點(diǎn)；p點(diǎn)和n點(diǎn)之間的電壓為，n點(diǎn)和n點(diǎn)之間的電壓為，a點(diǎn)和n點(diǎn)之間的電壓為，b點(diǎn)和n點(diǎn)之間的電壓為；所述基于寬增益低漏電流單極式逆變器的共模電壓的計(jì)算公式如下：

32、

33、所述基于寬增益低漏電流單極式逆變器在不同的工作模態(tài)中，保持共模電壓不變。

34、優(yōu)選的，當(dāng)dc/dc轉(zhuǎn)換模塊輸出直流電壓，dc/ac逆變器工作于高頻工作狀態(tài)時(shí)，所述基于寬增益低漏電流單極式逆變器的正半周期工作狀態(tài)包括四種工作模態(tài)，具體包括：

35、工作模態(tài)一，前級(jí)第一開(kāi)關(guān)管與第四開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，第二開(kāi)關(guān)管與第三開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，后級(jí)第五開(kāi)關(guān)管與第八開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，第六開(kāi)關(guān)管與第七開(kāi)關(guān)管關(guān)斷；在工作模態(tài)下一，第一飛跨電容與第二飛跨電容儲(chǔ)存能量，共模電壓；其中為直流母線兩端電壓；

36、工作模態(tài)二，前級(jí)第一開(kāi)關(guān)管與第四開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，第二開(kāi)關(guān)管與第三開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，后級(jí)第五開(kāi)關(guān)管與第八開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，第六開(kāi)關(guān)管與第七開(kāi)關(guān)管關(guān)斷；在工作模態(tài)下二，第一飛跨電容與第二飛跨電容釋放能量，共模電壓；

37、工作模態(tài)三，前級(jí)第一開(kāi)關(guān)管與第四開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，第二開(kāi)關(guān)管與第三開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，后級(jí)第五開(kāi)關(guān)管與第八開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，第六開(kāi)關(guān)管與第七開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通；在工作模態(tài)下三，第一飛跨電容與第二飛跨電容儲(chǔ)存能量，共模電壓；

38、工作模態(tài)四，前級(jí)第一開(kāi)關(guān)管與第四開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，第二開(kāi)關(guān)管與第三開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，后級(jí)第五開(kāi)關(guān)管與第八開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，第六開(kāi)關(guān)管與第七開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通；在工作模態(tài)下四，第一飛跨電容與第二飛跨電容釋放能量，共模電壓。

39、優(yōu)選的，當(dāng)dc/dc轉(zhuǎn)換模塊輸出部分正弦的交流電壓，dc/ac逆變器工作于直通或關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，所述基于寬增益低漏電流單極式逆變器的負(fù)半周期工作狀態(tài)包括三種工作模態(tài)，

40、工作模態(tài)一，前級(jí)dc/dc轉(zhuǎn)換模塊所有開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，后級(jí)h4的第五開(kāi)關(guān)管與第八開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，第六開(kāi)關(guān)管與第七開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通；第一飛跨電容與第二飛跨電容能量保持不變，前級(jí)dc/dc轉(zhuǎn)換模塊的共模電壓；后級(jí)h4橋逆變器等效共模電壓，整個(gè)基于寬增益低漏電流單極式逆變器的共模電壓；

41、工作模態(tài)二，前級(jí)第一開(kāi)關(guān)管與第四開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，第二開(kāi)關(guān)管與第三開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，后級(jí)第五開(kāi)關(guān)管與第八開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，第六開(kāi)關(guān)管與第七開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，第一飛跨電容與第二飛跨電容儲(chǔ)存能量，整個(gè)基于寬增益低漏電流單極式逆變器的共模電壓；

42、工作模態(tài)三，前級(jí)第一開(kāi)關(guān)管與第四開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，第二開(kāi)關(guān)管與第三開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，后級(jí)第五開(kāi)關(guān)管與第八開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，第六開(kāi)關(guān)管與第七開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，第一飛跨電容與第二飛跨電容釋放能量，整個(gè)基于寬增益低漏電流單極式逆變器的共模電壓。

43、（三）有益效果

44、本發(fā)明提供了一種基于寬增益低漏電流單極式逆變器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，具備以下有益效果：

45、本發(fā)明提供一種基于寬增益低漏電流單極式逆變器，其包括對(duì)偶式結(jié)構(gòu)的dc/dc轉(zhuǎn)換模塊、母線電容、dc/ac逆變器和濾波電路；其中，dc/dc轉(zhuǎn)換模塊包括兩個(gè)dc/dc轉(zhuǎn)換單元，2個(gè)dc/dc轉(zhuǎn)換單元的結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)均相同，2個(gè)dc/dc轉(zhuǎn)換單元呈對(duì)稱(chēng)方式連接；該逆變器的前級(jí)采用對(duì)稱(chēng)式結(jié)構(gòu)，可降低開(kāi)關(guān)管在關(guān)斷時(shí)承受的電壓應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)多電平輸出，同時(shí)，大大降低共模電壓的變化頻率，漏電流抑制效果良好。