一種低漏電流并網(wǎng)逆變器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及直流一交流逆變技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單相并網(wǎng)逆變器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著世界各國對新能源開發(fā)和應(yīng)用的重視，光伏等新能源技術(shù)得到了廣泛的研宄和應(yīng)用。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，一般通過并網(wǎng)逆變器將光伏陣列發(fā)出的直流電能逆變?yōu)榻涣麟娔芄┙o負(fù)載或者并入電網(wǎng)。并網(wǎng)逆變器可分為有變壓器和無變壓器并網(wǎng)逆變器。有變壓器并網(wǎng)逆變器中工頻變壓器的存在大大增加了并網(wǎng)逆變器的體積和重量，不適合于中小功率場合應(yīng)用；無變壓器并網(wǎng)逆變器由于取消了隔離變壓器，可以提高逆變系統(tǒng)的效率和功率密度。但是，無變壓器并網(wǎng)逆變器由于電網(wǎng)的零線與光伏陣列存在直接的電氣連接，而光伏陣列存在較大的對地分布電容，這些對地分布電容、逆變橋和濾波元件通過電網(wǎng)與大地構(gòu)成共模諧振回路，變化的共模電壓將在共模諧振回路中激勵出較大的共模電流即對地漏電流，增加了系統(tǒng)損耗，降低了設(shè)備的安全性。
[0003]為了抑制并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中的對地漏電流，常用的方法是在共模諧振回路中加入共模濾波器，但是共模濾波器會增加了設(shè)備的體積和重量。專利CN203151392公開了一種逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用兩個濾波電感，第一、二受控開關(guān)并聯(lián)連接，可以抑制系統(tǒng)中的漏電流。但該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有4個開關(guān)由高頻信號驅(qū)動，在電網(wǎng)正負(fù)半波中分別有2個開關(guān)管以SPWM控制方法控制開關(guān)，開關(guān)損耗大，同時包含兩個濾波電感，體積大，成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本實用新型的目的在于提供一種低漏電流并網(wǎng)逆變器，適用于無變壓器型光伏并網(wǎng)逆變器等對漏電流大小限制較嚴(yán)格的逆變電源系統(tǒng)。在無變壓器型并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)光伏逆變器中，低漏電流尚無國家標(biāo)準(zhǔn)，歐州現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)是低漏電流峰值應(yīng)小于300mA。
[0005]本實用新型提出一種低漏電流并網(wǎng)逆變器，包括六個開關(guān)管，其特征在于，第一、二、三開關(guān)管0\、T2, T3)依次按照發(fā)射極連接集電極的方式串接，第四、五、六開關(guān)管(τ4、τ5、τ6)按照發(fā)射極連接集電極的方式串接；第一開關(guān)管(T1)的集電極與第四開關(guān)管(T4)的集電極相連，第三開關(guān)管(T3)的發(fā)射極和第六開關(guān)管(T6)的發(fā)射極相連；電網(wǎng)的一端連接第一、二開關(guān)管(TpT2)的相接點，電網(wǎng)的另一端連接第四、五開關(guān)管(τ4、τ5)的相接點；直流電源的陽極連接第一、四開關(guān)管(TpT4)的相接點，直流電源的陰極連接第三、六開關(guān)管(Τ3、Τ6)的相接點；濾波電感L的一端連接第二、三開關(guān)管(Τ2、Τ3)的相接點，濾波電感L的另一端連接第五、六開關(guān)管(τ5、τ6)的相接點；所述的開關(guān)管的開關(guān)動作由相應(yīng)的控制電路控制，其中第三、六開關(guān)管由高頻信號驅(qū)動，其它開關(guān)管由工頻信號驅(qū)動。
[0006]本申請所述的高頻信號，是指頻率在5_40kHz的SPWM(Sinusoidal Pulse WidthModulat1n正弦脈沖寬度調(diào)制)控制信號。
[0007]上述的開關(guān)管工作過程為:電網(wǎng)電壓為正半周時，第一、五開關(guān)管導(dǎo)通，第二、四、六開關(guān)管關(guān)斷，控制電路以高頻SPWM控制方法控制第三開關(guān)管動作；電網(wǎng)電壓為負(fù)半周時，第二、四開關(guān)管導(dǎo)通，第一、三、五開關(guān)管關(guān)斷，控制電路以高頻SPWM控制方法控制第六開關(guān)管動作。
[0008]本申請所述的開關(guān)管，可以是IGBT或MOSFET中的一種或幾種的組合。
[0009]本實用新型提供了一種能有效抑制對地漏電流的并網(wǎng)逆變器，與常規(guī)的在并網(wǎng)逆變器輸出和電網(wǎng)之間加共模濾波抑制漏電電流的方法相比具有以下優(yōu)點:
[0010]1、漏電流的激勵源的頻率與電網(wǎng)頻率相同(工頻)，系統(tǒng)漏電流較低，適合于無變壓器型光伏并網(wǎng)逆變器等對漏電流限制較嚴(yán)格的逆變電源系統(tǒng)；
[0011]2、只有兩個開關(guān)管由高頻信號驅(qū)動，其余開關(guān)管工作由工頻信號驅(qū)動，系統(tǒng)開關(guān)損耗低、效率高；
[0012]3、只需要一個濾波電感，減小系統(tǒng)的體積和重量，系統(tǒng)簡單、成本低。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本實用新型的并網(wǎng)逆變器的調(diào)制方法示意圖；
[0015]圖3為本實用新型的并網(wǎng)逆變器正半周有源開通時示意圖；
[0016]圖4為本實用新型的并網(wǎng)逆變器正半周無源續(xù)流時示意圖；
[0017]圖5為本實用新型的并網(wǎng)逆變器負(fù)半周有源開通時示意圖；
[0018]圖6為本實用新型的并網(wǎng)逆變器負(fù)半周無源續(xù)流時示意圖。
[0019]其中，?\?T6是開關(guān)管，L是電感。
【具體實施方式】
[0020]圖1為本實用新型提供的具有低漏電流特性的并網(wǎng)逆變器，包括六個開關(guān)管?\?T6，一個濾波電感L，其中T1, T4構(gòu)成一個雙向開關(guān)，使電網(wǎng)兩端通過開關(guān)管T 1、1\與直流電源的陽極相連，T3, T5, T2的反并聯(lián)二極管和L構(gòu)成一個電流輸出型Buck變換器，提供正半波的并網(wǎng)電流；T2、T6、T5的反并聯(lián)二極管和L構(gòu)成另一個電流輸出型Buck變換器，提供負(fù)半波的并網(wǎng)電流。本申請所述的并網(wǎng)逆變器橋臂輸出直接接入電網(wǎng)，逆變器的輸入為電壓為Vb的直流電壓，直流電壓的額定電壓必須高于電網(wǎng)電壓的峰值。
[0021]本申請所述的并網(wǎng)逆變器高頻開關(guān)頻率可綜合考慮系統(tǒng)容量、開關(guān)管參數(shù)和散熱等因素合理選取，一般適用的頻率范圍為:5kHz?40kHz，本實施例選用的高頻開關(guān)頻率為16kHz，其調(diào)制方法的示意圖2。圖中V,為正弦參考信號，V。為三角載波信號，VspwmS V,的絕對值與V。比較形成的SPWM信號，V-為L的方向信號，正弦參考信號處于正半波時Vto為高電平，正弦參考信號處于負(fù)半波時Vto為低電平。T T 5的驅(qū)動信號相同與V 同相，丁2和T 4的驅(qū)動信號相同與V 反相，T 3的驅(qū)動信號由V 3_和V -經(jīng)過邏輯與運算形成，T 6的驅(qū)動信號由Vspwn^P V -的邏輯非信號經(jīng)過邏輯與運算形成。
[0022]根據(jù)上述驅(qū)動方式，具有低漏電流特性的新型并網(wǎng)逆變拓?fù)湓诠ぷ鬟^程可以分為兩種:
[0023]當(dāng)電網(wǎng)處于正半周期，T1, T5導(dǎo)通，T2, T4, T6關(guān)斷，1%以SPWM控制方法控制開關(guān)。在T3有源開通時，如圖3所示，電流按圖3中箭頭示意方向沿虛線流動，由直流電源的正極流出，經(jīng)過T1、電網(wǎng)、T5、電感L、T3，流回直流電源的負(fù)極。無源續(xù)流時，如圖4所示，T3關(guān)斷，電感L中電流按圖4中箭頭示意的方向沿虛線，經(jīng)過T2體二極管、T5續(xù)流。
[0024]當(dāng)電網(wǎng)處于負(fù)半周期，T2, T4導(dǎo)通，T P T5、T3關(guān)斷，T6W SPWM控制方法控制開關(guān)。在T6有源開通時，如圖5所示，電流按圖5中箭頭示意方向沿虛線流動，由直流電源的正極流出，經(jīng)過T4、電網(wǎng)、Τ2、電感L、T6，流回直流電源的負(fù)極。無源續(xù)流時，如圖6所示，T6關(guān)斷，電感L中電流按圖6中箭頭示意的方向沿虛線，經(jīng)T5體二極管、T2續(xù)流。
[0025]本實用新型提供的并網(wǎng)逆變器的漏電流激勵源為一個周期與電網(wǎng)周期相同的電壓源("激勵源"是一種通俗的說法，就是激勵漏電流產(chǎn)生的源)，由于光伏陣列的對地電容通常較小，當(dāng)漏電流激勵源的頻率很低時，可以獲得低漏電流特性，因此采用這種方式構(gòu)造的并網(wǎng)逆變拓?fù)湎到y(tǒng)漏電流較低。
[0026]本實用新型的實施例，其中的開關(guān)管采用IGBT ;也可采用MOSFET。
【主權(quán)項】
1.一種低漏電流并網(wǎng)逆變器，包括六個開關(guān)管，其特征在于，第一、二、三開關(guān)管(T1、T2, T3)依次按照發(fā)射極連接集電極的方式串接，第四、五、六開關(guān)管(τ4、τ5、τ6)按照發(fā)射極連接集電極的方式串接；第一開關(guān)管(T1)的集電極與第四開關(guān)管(T4)的集電極相連，第三開關(guān)管(T3)的發(fā)射極和第六開關(guān)管(T6)的發(fā)射極相連；電網(wǎng)的一端連接第一、二開關(guān)管(TpT2)的相接點，電網(wǎng)的另一端連接第四、五開關(guān)管(τ4、τ5)的相接點；直流電源的陽極連接第一、四開關(guān)管(TpT4)的相接點，直流電源的陰極連接第三、六開關(guān)管(τ3、τ6)的相接點；濾波電感L的一端連接第二、三開關(guān)管(Τ2、Τ3)的相接點，濾波電感L的另一端連接第五、六開關(guān)管(T5、T6)的相接點；所述的開關(guān)管的開關(guān)動作由相應(yīng)的控制電路控制，其中第三、六開關(guān)管由高頻信號驅(qū)動，其它開關(guān)管由工頻信號驅(qū)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變器，其中的開關(guān)管可以是IGBT或MOSFET。
【專利摘要】本實用新型公開了一種低漏電流并網(wǎng)逆變器，包括六個開關(guān)管T1～T6，一個濾波電感L，其中T1、T4構(gòu)成一個雙向開關(guān)，使電網(wǎng)兩端通過開關(guān)管T1、T4與直流電源的陽極相連，T3、T5、T2的反并聯(lián)二極管和L構(gòu)成一個電流輸出型Buck變換器，提供正半波的并網(wǎng)電流，T2、T6、T5的反并聯(lián)二極管和L構(gòu)成另一個電流輸出型Buck變換器，提供負(fù)半波的并網(wǎng)電流，直流電源的陰極和開關(guān)管T3、T6的發(fā)射極相連，開關(guān)管的開關(guān)動作由相應(yīng)的控制電路控制，其中第三、六開關(guān)管由高頻信號驅(qū)動。本實用新型可有效抑制逆變器的對地漏電流，具有效率高、調(diào)制方法簡單的優(yōu)點，適用于無變壓器型光伏并網(wǎng)逆變器等對漏電流大小限制較嚴(yán)格的逆變電源系統(tǒng)。
【IPC分類】H02M7-5387
【公開號】CN204392110
【申請?zhí)枴緾N201520095114
【發(fā)明人】劉邦銀, 段善旭, 童文平
【申請人】華中科技大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年2月10日