CN102904279B - 逆变器电路拓扑及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种逆变器电路拓扑及其控制方法。本发明在现有的全桥逆变电路上第五开关管S5的源极与第六开关管S6的漏极相连，第七开关管S7的源极与第八开关管S8的漏极相连，第五开关管S5的漏极和第七开关管S7的漏极与光伏阵列的阳极相连，第六开关管S6的源极和第八开关管S8的源极与光伏阵列的阴极相连，第三电感L3的一端连接第一电容C1，另一端与第七开关管S7的源极连接，第一电容C1的另一端连接电网的N线，第四电感L4的一端连接第二电容C2，另一端连接第五开关管S5的源极，第二电容C2的另一端连接电网的N线。本发明拓扑结构简单，易于实现，所增加的元件不会承担大的电流，功率损耗很少，器件成本低。

Description

逆变器电路拓扑及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种适用于非隔离型单相光伏并网系统的逆变器电路拓扑及其控制方法。
背景技术
现有的非隔离型光伏单相全桥逆变器的共模电压分析电路，包括第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第一电感L1、第二电感L2。第一开关管S1的源极和第二开关管S2的漏极连接，第三开关管S3的源极和第四开关管S4的漏极连接，第一开关管S1的漏极和第三开关管S3的漏极与光伏阵列的阳极连接，第二开关管S2的源极和第四开关管S4的源极与光伏阵列的阴极连接，第一电感L1的一端连接电网的L线，另一端与第一开关管S1的源极连接，第二电感L2的一端连接电网的N线，另一端与第三开关管S3的源极连接。
现有的光伏并网逆变器采用双极性调制，即S1和S4同时导通关断，S2和S3同时导通关断，能保证                                               恒等于，所产生的共模电流也最小。但是双极型调制每个开关周期都有两个开关管高频开关，损耗大，系统效率低，为提高系统效率，光伏并网逆变器采用单极性调制，S3、S4以工频调制，S1、S2以高频调制，在S1和S4同时导通期间，，在S2和S4导通期间，，显然在两个高频周期内，Vcm变化很大，产生的共模电流也很大。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种控制方法简单灵活，与主流的控制芯片兼容性好, 拓扑结构简单，易于实现，功率损耗很少，器件成本低的适用于非隔离型单相光伏并网系统的逆变器电路拓扑及其控制方法。
为解决上述的技术问题，本发明采取的技术方案：
一种逆变器电路拓扑，包括第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第一电感L1、第二电感L2，第一开关管S1的源极和第二开关管S2的漏极连接，第三开关管S3的源极和第四开关管S4的漏极连接，第一开关管S1的漏极和第三开关管S3的漏极与光伏阵列的阳极连接，第二开关管S2的源极和第四开关管S4的源极与光伏阵列的阴极连接，第一电感L1的一端连接电网的L线，另一端与第一开关管S1的源极连接，第二电感L2的一端连接电网的N线，另一端与第三开关管S3的源极连接,其特殊之处在于：还包括第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7、第八开关管S8、第三电感L3、第四电感L4、第一电容C1、第二电容C2，第五开关管S5的源极与第六开关管S6的漏极相连，第七开关管S7的源极与第八开关管S8的漏极相连，第五开关管S5的漏极和第七开关管S7的漏极与光伏阵列的阳极相连，第六开关管S6的源极和第八开关管S8的源极与光伏阵列的阴极相连，第三电感L3的一端连接第一电容C1，另一端与第七开关管S7的源极连接，第一电容C1的另一端连接电网的N线，第四电感L4的一端连接第二电容C2，另一端连接第五开关管S5的源极，第二电容C2的另一端连接电网的N线。
一种逆变器电路拓扑的控制方法为当电网电压在正半周时，第三开关管关断，第四开关管常开，第五开关管常开，第六开关管关断，第一开关管与第八开关管同时开通，第二开关管与第七开关管同时开通，且第一开关管与第二开关管互补开通关断；当电网电压在负半周时，第三开关管常开，第四开关管关断，第五开关管关断，第六开关管常开，第一开关管与第八开关管同时开通，第二开关管与第七开关管同时开通，且第一开关管与第二开关管互补开通。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明拓扑结构简单，易于实现，所增加的元件不会承担大的电流，功率损耗很少，器件成本低；能使主电路在单极性调制方法下抑制共模电流的产生，提高系统效率；控制方法简单灵活，与主流的控制芯片兼容性好。
附图说明
图1为本发明的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
参见图1，本发明在现有的全桥逆变电路上即包括第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第一电感L1、第二电感L2。第一开关管S1的源极和第二开关管S2的漏极连接，第三开关管S3的源极和第四开关管S4的漏极连接，第一开关管S1的漏极和第三开关管S3的漏极与光伏阵列的阳极连接，第二开关管S2的源极和第四开关管S4的源极与光伏阵列的阴极连接，第一电感L1的一端连接电网的L线，另一端与第一开关管S1的源极连接，第二电感L2的一端连接电网的N线，另一端与第三开关管S3的源极连接，还包括第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7、第八开关管S8、第三电感L3、第四电感L4、第一电容C1、第二电容C2，第五开关管S5的源极与第六开关管S6的漏极相连，第七开关管S7的源极与第八开关管S8的漏极相连，第五开关管S5的漏极和第七开关管S7的漏极与光伏阵列的阳极相连，第六开关管S6的源极和第八开关管S8的源极与光伏阵列的阴极相连，第三电感L3的一端连接第一电容C1，另一端与第七开关管S7的源极连接，第一电容C1的另一端连接电网的N线，第四电感L4的一端连接第二电容C2，另一端连接第五开关管S5的源极，第二电容C2的另一端连接电网的N线。
本发明的控制方法：当电网电压在正半周时，第三开关管关断，第四开关管常开，第五开关管常开，第六开关管关断，第一开关管与第八开关管同时开通，第二开关管与第七开关管同时开通，且第一开关管与第二开关管互补开通关断。当电网电压在负半周时，第三开关管常开，第四开关管关断，第五开关管关断，第六开关管常开，第一开关管与第八开关管同时开通，第二开关管与第七开关管同时开通，且第一开关管与第二开关管互补开通。
在如图1所示，a、b、c、d点分别表示逆变器交流端接入点，以电网电压正半周为例，列出电路的回路电压方程如下所示：
               (3-1)
                   (3-2)
              (3-3)
                (3-4)
共模电流很小，与差模电流相比可以忽略它在电感上的压降，由上式相加得共模电压表达式如式(3-5)。由于电网频率较低，可以忽略电网电压产生的共模电流，因此共模电压可以表示为式(3-6)。
    (3-5)
        (3-6)
为阐述方便，定义S1、S2、S3、S4为主桥臂，S5、S6、S7、S8为副桥臂，采用单极性控制，S3、S4工频动作，S1、S2高频动作。在电网电压正半周，S4一直导通，S3一直关断，S1、S2高频动作。当主桥臂S1、S4导通时，副桥臂S5、S8导通，此时共模电压如式(3-7)；当S2、S4导通时，副桥臂S5、S7导通,此时共模电压如式(3-8)。
     (3-7)
     (3-8)
在电网电压负半周，S3一直导通，S4一直关断，S1、S2高频动作。当主桥臂S2、S3导通时，副桥臂S6、S7导通，此时共模电压如式(3-9)；当S1、S3导通时，副桥臂S6、S8导通，此时共模电压如式(3-10)。
     (3-9)
    (3-10)
由以上分析，可以得出：在采用单极性控制方法的非隔离型光伏并网逆变器中，本发明能够很好的抑制共模电流。

Claims (2)

1.一种逆变器电路拓扑，包括第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第一电感L1、第二电感L2，第一开关管S1的源极和第二开关管S2的漏极连接，第三开关管S3的源极和第四开关管S4的漏极连接，第一开关管S1的漏极和第三开关管S3的漏极与光伏阵列的阳极连接，第二开关管S2的源极和第四开关管S4的源极与光伏阵列的阴极连接，第一电感L1的一端连接电网的L线，另一端与第一开关管S1的源极连接，第二电感L2的一端连接电网的N线，另一端与第三开关管S3的源极连接,其特征在于：还包括第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7、第八开关管S8、第三电感L3、第四电感L4、第一电容C1、第二电容C2，第五开关管S5的源极与第六开关管S6的漏极相连，第七开关管S7的源极与第八开关管S8的漏极相连，第五开关管S5的漏极和第七开关管S7的漏极与光伏阵列的阳极相连，第六开关管S6的源极和第八开关管S8的源极与光伏阵列的阴极相连，第三电感L3的一端连接第一电容C1一端，另一端与第七开关管S7的源极连接，第一电容C1的另一端连接电网的N线，第四电感L4的一端连接第二电容C2一端，另一端连接第五开关管S5的源极，第二电容C2的另一端连接电网的N线。
2.一种权利要求1所述的逆变器电路拓扑的控制方法，其特征在于：所述的控制方法为当电网电压在正半周时，第三开关管关断，第四开关管常开，第五开关管常开，第六开关管关断，第一开关管与第八开关管同时开通，第二开关管与第七开关管同时开通，且第一开关管与第二开关管互补开通关断；当电网电压在负半周时，第三开关管常开，第四开关管关断，第五开关管关断，第六开关管常开，第一开关管与第八开关管同时开通，第二开关管与第七开关管同时开通，且第一开关管与第二开关管互补开通。
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