CN107689740B - 一种单相电流源型变换器的调制方法 - Google Patents

一种单相电流源型变换器的调制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单相电流源型变器的调制方法，本发明方法是针对中国专利公布号为CN106921175A专利申请的电路拓扑基础上提出的一种调制方法，本发明方法的有益效果为：在保证专利所述电路对漏电流的抑制能力的前提下，使电路在工作模式切换时，开关状态变换次数减少，从而减少开关损耗，提高系统效率。

Description

一种单相电流源型变换器的调制方法
技术领域
本发明涉及变换器领域，尤其涉及一种单相电流源型变换器的调制方法。
背景技术
与电压源型变换器不同，电流源型变换器在输入端无需采用电解电容作为滤波电容，可以增加装置的寿命；电流源型变换器有短路保护能力，不存在桥臂直通过流问题；具有单级升压能力；还具有输出电压的范围较宽、动态响应快等优点。在不间断电源、多电飞机、电动汽车等领域得到了广泛的应用。
在光伏逆变器中，非隔离型结构因为其结构简单效率高等优势得到了广泛的应用，但光伏板对地寄生电容-电网-大地形成回路，在寄生电容两端存在高频变化的共模电压，在电路中引起较大的漏电流，对设备和人身容易引起伤害。中国专利公布号为CN106921175A，名称为：一种单相非隔离型电流源光伏并网逆变器及控制方法，该专利申请提出了一种单相逆变拓扑及其控制方法来抑制单相电流源电路中的漏电流。但在该专利申请提出的单相电流源变换器中，提出的调制方法导致电路在工作模式切换过程中，在正负半周期分别有三个开关管在高频切换状态下工作，开关状态的高频切换次数较多，造成开关损耗较大。因此，亟需一种方法，在保证电路抑制漏电流能力的前提下，减小开关损耗，提高电路的效率。在本发明提出的调制方式中，分别在正负半周期，高频切换的开关管个数减少到了两个，减少了电路的开关损耗。
发明内容
本发明在中国专利公布号为CN106921175A专利申请的基础上，克服了现有调制方式下电路开关切换次数较多，开关管开关损耗比较大的问题，提出一种单相电流源型变换器的调制方法。
为了解决上述存在的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种单相电流源型变换器的调制方法，该方法包括如下内容：
1、该方法所述变换器的电路结构为中国专利公布号为CN106921175A专利申请中的电路结构；该电路结构包括直流母线PV、第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第五开关管S5、第一电感L dc1、第二电感L dc2、滤波电容C；直流母线PV一端与第一电感L dc1一端连接，第一电感L dc1另一端与“P”端相连，“P”端与第一开关管S1和第三开关管S3连接，第一开关管S1另一端和第二开关管S2连接于“A”点，第三开关管S3另一端和第四开关管S4连接于“B”点；直流母线PV另一端与第二电感L dc2一端连接，第二电感L dc2另一端与“N”端相连，“N”端与第二开关管S2和第四开关管S4连接；“A”点和第五开关管S5连接，第五开关管S5另一端分别与滤波电容C一端、电网V g 正端连接；“B”点与电网V g 负端连接于“O”点；滤波电容C另一端分别与“B”点、电网V g 负端连接；
针对该电路结构，其开关逻辑的逻辑如下：
（1）在正半周期，第一开关管S1和第四开关管S4一直开通，第三开关管S3一直关断，第二开关管S2和第五开关管S5以高频开通和关断；第二开关管S2关断时，第五开关管S5开通时，电路进入逆变状态；第二开关管S2开通，第五开关管S5关断时，电路进入续流状态；
（2）在负半周期，第二开关管S2和第三开关管S3一直开通，第四开关管S4一直关断，第一开关管S1和第五开关管S5以高频开通和关断；第一开关管S1开通时，第五开关管S5关断，电路进入逆变状态；第一开关管S1关断时，第五开关管S5开通时，电路进入续流状态；
1、针对中国专利公布号为CN106921175A专利申请中的电路结构，其调制方式为：
采用双调制波调制方式来产生第一开关管～第五开关管S1～S5的控制信号g1-g5；该调制方式具有两组相位相差180度的正弦调制波，分别为正弦调制波1和正弦调制波2，正弦调制波的频率为工频；还具有频率与开关管开关频率一致的三角载波；将三角载波信号接入到比较器的正端口，将正弦调制波1和正弦调制波2信号接入到比较器的负端口；
采用正弦调制波1与三角载波通过比较器比较得到第一开关管S1的驱动信号g1；
采用正弦调制波2与三角载波通过比较器比较得到第二开关管S2的驱动信号g2；
采用正弦调制波1通过比较器与零值比较得到第三开关管S3的驱动信号g3；
采用正弦调制波2通过比较器与零值比较得到第四开关管S4的驱动信号g4；
采用正弦调制波2与三角载波通过比较器比较得到逻辑信号a，采用正弦调制波1与三角载波通过比较器比较得到逻辑信号b，将逻辑信号a和逻辑信号b通过或逻辑门得到第五开关管S5的驱动信号g5。
本发明所述调制方法能够在保证中国专利公布号为CN106921175A专利申请中所提出的具有抑制漏电流能力的电路的基础上减少开关管的切换次数，从而减少电路的开关损耗，提高电路效率。
与现有的调制方式相比，本发明中的调制方式的优点为：
可以减少开关管的切换次数，从而减少电路的开关损耗；
附图说明
图1为单相电流源型变换器电路结构；
图2为本发明提出的调制方式；
图3为本发明提出的调制方式的电路模式1；
图4为本发明提出的调制方式的电路模式2；
图5为本发明提出的调制方式的电路模式3；
图6为本发明提出的调制方式的电路模式4。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
本发明的一种单相电流源型变换器的调制方法，如图1所示，所述变换器的电路结构为中国专利公布号为CN106921175A专利申请的电路结构。该电路结构包括直流母线PV、第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第五开关管S5、第一电感L dc1、第二电感L dc2、滤波电容C；直流母线PV一端与第一电感L dc1一端连接，第一电感L dc1另一端与“P”端相连，“P”端与第一开关管S1和第三开关管S3连接，第一开关管S1另一端和第二开关管S2连接于“A”点，第三开关管S3另一端和第四开关管S4连接于“B”点；直流母线PV另一端与第二电感L dc2一端连接，第二电感L dc2另一端与“N”端相连，“N”端与第二开关管S2和第四开关管S4连接；“A”点和第五开关管S5连接，第五开关管S5另一端分别与滤波电容C一端、电网V g 正端连接；“B”点与电网V g 负端连接于“O”点；滤波电容C另一端分别与“B”点、电网V g 负端连接；
所述方法内容包括以下步骤：如图2所示，
所述变换器的电路结构为中国专利公布号为CN106921175A专利申请的电路结构。
针对该电路结构，其开关逻辑的逻辑和调制方式为：
采用双调制波调制方式来产生第一～第五开关管S1～S5的控制信号。该调制方式具有两组相位相差180度的正弦调制波，分别为正弦调制波1、正弦调制波2，该正弦调制波的频率为工频；还具有频率与开关管开关频率一致的单极性三角载波。将三角载波信号接入到比较器的正端口，将正弦调制波1和正弦调制波2信号接入到比较器的负端口。
采用正弦调制波1与单极性三角载波比较得到第一开关管S1的驱动信号，在正半周期，第一开关管S1一直开通，在负半周期，第一开关管S1以高频开通和关断；采用另一组正弦调制波2与载波比较得到第二开关管S2的驱动信号，在正半周期，第二开关管S2以高频开通和关断，在负半周期，第二开关管S2一直开通；采用正弦调制波1与零值比较得到第三开关管S3的驱动信号，在正半周期，第三开关管S3一直关断，在负半周期，第三开关管S3一直开通；采用正弦调制波2与零值比较得到第四开关管S4的驱动信号，在正半周期，第四开关管S4一直开通，在负半周期，第四开关管S4一直关断；采用正弦调制波2通过比较器与零值比较得到第四开关管S4的驱动信号g4。正弦调制波2与三角载波通过比较器比较得到的逻辑信号与采用正弦调制波1与三角载波通过比较器比较得到的逻辑信号通过或逻辑门得到第五开关管S5的驱动信号g5。在正负半周期，第五开关管S5以高频开通和关断。
图3为该单相变换器的工作模式1，为电路的正半周期，为电路逆变工作状态，第一开关管S1和第四开关管S4开通，第三开关管S3关断，此时第二开关管S2关断，第五开关管S5开通。
图4为工作模式2，为电路的正半周期，为电路续流工作状态，第一开关管S1和第四开关管S4开通，第三开关管S3关断，此时第二开关管S2开通，第五开关管S5关断。
图5为工作模式3，为电路的负半周期，为电路逆变工作状态，第二开关管S2和第三开关管S3开通，第四开关管S4关断，此时第一开关管S1关断，第五开关管S5开通。
图6 为工作模式4，为电路的负半周期，为电路续流工作状态，第二开关管S2和第三开关管S3开通，第四开关管S4关断，此时第一开关管S1开通，第五开关管S5关断。

Claims (1)

1.一种单相电流源型变换器的调制方法，该方法包括如下内容：
一、该方法所述变换器的电路，其结构包括直流母线PV、第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第五开关管S5、第一电感L dc1、第二电感L dc2、滤波电容C；直流母线PV一端与第一电感L dc1一端连接，第一电感L dc1另一端与“P”端相连，“P”端与第一开关管S1和第三开关管S3连接，第一开关管S1另一端和第二开关管S2连接于“A”点，第三开关管S3另一端和第四开关管S4连接于“B”点；直流母线PV另一端与第二电感L dc2一端连接，第二电感L dc2另一端与“N”端相连，“N”端与第二开关管S2和第四开关管S4连接；“A”点和第五开关管S5连接，第五开关管S5另一端分别与滤波电容C一端、电网V g 正端连接；“B”点与电网V g 负端连接于“O”点；滤波电容C另一端分别与“B”点、电网V g 负端连接；
针对该电路结构，其开关逻辑的逻辑如下：
（1）在正半周期，第一开关管（S1）和第四开关管（S4）一直开通，第三开关管（S3）一直关断，第二开关管（S2）和第五开关管（S5）以高频开通和关断；第二开关管（S2）关断时，第五开关管（S5）开通时，电路进入逆变状态；第二开关管（S2）开通，第五开关管（S5）关断时，电路进入续流状态；
（2）在负半周期，第二开关管（S2）和第三开关管（S3）一直开通，第四开关管（S4）一直关断，第一开关管（S1）和第五开关管（S5）以高频开通和关断；第一开关管（S1）开通时，第五开关管（S5）关断，电路进入逆变状态；第一开关管（S1）关断时，第五开关管（S5）开通时，电路进入续流状态；
二、针对所述变换器的电路，其调制方式为：
采用双调制波调制方式来产生第一开关管～第五开关管（S1～S5）的控制信号g1-g5；该调制方式具有两组相位相差180度的正弦调制波，分别为正弦调制波1和正弦调制波2，正弦调制波的频率为工频；还具有频率与开关管开关频率一致的三角载波；将三角载波信号接入到比较器的正端口，将正弦调制波1和正弦调制波2信号接入到比较器的负端口；
采用正弦调制波1与三角载波通过比较器比较得到第一开关管（S1）的驱动信号g1；
采用正弦调制波2与三角载波通过比较器比较得到第二开关管（S2）的驱动信号g2；
采用正弦调制波1通过比较器与零值比较得到第三开关管（S3）的驱动信号g3；
采用正弦调制波2通过比较器与零值比较得到第四开关管（S4）的驱动信号g4；
采用正弦调制波2与三角载波通过比较器比较得到逻辑信号a，采用正弦调制波1与三角载波通过比较器比较得到逻辑信号b，将逻辑信号a和逻辑信号b通过或逻辑门得到第五开关管（S5）的驱动信号g5；
所述调制方法能够在保证所述变换器的电路中所提出的具有抑制漏电流能力的电路的基础上减少开关管的切换次数，从而减少电路的开关损耗，提高电路效率。
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