CN110148960A - 一种功率变换电路、逆变器及控制方法 - Google Patents

一种功率变换电路、逆变器及控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请实施例公开了一种功率变换电路、逆变器以及控制方法，可以提高逆变器的转换效率，可以有效减少共模漏电流。该功率变换电路可以包括开关网络、控制电路、滤波电路和直流侧电路；滤波电路包括第一功率电感、共模电感、第一差模滤波电容、第一共模滤波电容和第二共模滤波电容；其中，第一功率电感包括第一绕组和第二绕组，共模电感包括第三绕组和第四绕组；第一绕组和第二绕组的第一端都分别与开关网络相连，第一绕组和第二绕组的第二端分别与第三绕组和第四绕组的第一端连接，第一差模滤波电容的两端分别连接到第一绕组和第二绕组的第二端；第一共模滤波电容和第二共模滤波电容各有一端通过低阻抗电路连接到直流侧电路。

Description

一种功率变换电路、逆变器及控制方法
技术领域
本申请涉及光伏技术领域，尤其涉及一种功率变换电路、逆变器及混合调制的控制方法。
背景技术
在光伏并网发电系统中，逆变器作为其中的关键设备，其变换效率和性能直接决定了发电系统的收益。
为了降低逆变器的成本，当前的逆变器多采用非隔离架构，通过双级继电器实现光伏的直接并网发电。而单相电网系统中，通常电网的一端通过输电线在远端接地，此时光伏板、逆变器和电网通过大地形成通流回路，该回路会导致严重的漏电流问题。
该漏电流一方面会导致人身安全问题，另一方面会增加逆变器损耗，降低逆变器的转换效率。
发明内容
本申请实施例公开了一种功率变换电路，可以提高逆变器的转换效率，可以有效减少共模漏电流。本申请实施例还提供了相应的逆变器以及混合调制的控制方法。
本申请第一方面提供一种功率变换电路，可以包括：
开关网络、控制电路、滤波电路、直流侧电路和交流侧电路；
所述开关网络与所述直流侧电路相连，所述开关网络与所述控制电路相连，所述开关网络与所述滤波电路相连，所述滤波电路与所述交流侧电路相连；
所述控制电路用于控制所述开关网络；
所述滤波电路包括第一功率电感、共模电感、第一差模滤波电容、第一共模滤波电容和第二共模滤波电容；
所述第一功率电感包括第一绕组和第二绕组，所述共模电感包括第三绕组和第四绕组；
所述第一绕组的第一端和所述第二绕组的第一端都分别与所述开关网络相连，所述第一绕组的第二端与所述第三绕组的第一端连接，所述第二绕组的第二端与所述第四绕组的第一端连接；
所述第一差模滤波电容的两端分别连接到所述第一绕组和所述第二绕组的第二端；
所述第一共模滤波电容的第一端连接到所述第三绕组的第二端，所述第一共模滤波电容的第二端通过低阻抗电路与所述直流侧电路连接；
所述第二共模滤波电容的第一端连接到所述四绕组的第二端，所述第二共模滤波电容的第二端通过低阻抗电路与所述直流侧电路连接。
所述第一共模滤波电容的第二端通过低阻抗电路与所述直流侧电路连接中的低阻抗电路可以称为第一低阻抗电路，第二共模滤波电容的第二端通过低阻抗电路与所述直流侧电路连接中的低阻抗电路可以称为第二低阻抗电路。该第一低阻抗电路与第二低阻抗电路可以是同一低阻抗电路，也可以是不同的低阻抗电路。
由上述第一方面可知，第一差模滤波电容在滤波电路上连接在共模电感之前，可以有效避免高频电流分量流入到共模电感而造成的损耗，从而提高了功率变换电路的转换效率，另外第一共模滤波电容和第二共模滤波电容的第二端都连接到直流侧电路，可以提供共模电流低阻抗回路，从而有效减少功率变换电路对输出端口的共模漏电流。
一种可能的实现方式，结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述低阻抗电路为零阻抗电路，或所述低阻抗电路中包括一个电阻或至少两个串联电阻。
一种可能的实现方式，结合第一方面或第一方面第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述滤波电路还包括第二功率电感，所述第二功率电感包括第五绕组和第六绕组，所述第三绕组的第二端与所述第五绕组的第一端连接，所述第四绕组的第二端与所述第六绕组的第一端连接，所述第五绕组的第二端和所述第六绕组的第二端与所述交流侧电路连接。
一种可能的实现方式，结合第一方面或第一方面第一种或第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述直流侧电路包括正母线、母线电容和负母线，所述母线电容的两端分别与所述正母线和所述负母线连接。
一种可能的实现方式，结合第一方面第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述第一共模滤波电容的第二端和所述第二共模滤波电容的第二端都分别连接到所述正母线。
一种可能的实现方式，结合第一方面第三种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述第一共模滤波电容的第二端和所述第二共模滤波电容的第二端都分别连接到所述负母线。
一种可能的实现方式，结合第一方面第三种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述第一共模滤波电容的第二端连接到所述正母线，所述第二共模滤波电容的第二端连接到所述负母线。
一种可能的实现方式，结合第一方面第三种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，所述母线电容包括正母线电容和负母线电容，所述正母线电容的第一端与所述正母线连接，所述正母线电容的第二端与所述负母线电容的第一端连接，所述负母线电容的第二端与所述负母线连接；所述第一共模滤波电容的第二端和所述第二共模滤波电容的第二端连接到所述正母线电容和所述负母线电容的中点。
一种可能的实现方式，结合第一方面、第一方面第一种至第七种中任一种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，
所述开关网络包括第一换流桥臂和第二换流桥臂，所述第一换流桥臂包括第一开关器件和第二开关器件，所述第二换流桥臂包括第三开关器件和第四开关器件；
所述控制电路通过第一正弦调制波和第一载波控制所述第一换流桥臂的所述第一开关器件和所述第二开关器件；
所述控制电路通过第二正弦调制波和第二载波控制所述第二换流桥臂的所述第三开关器件和所述第四开关器件；
其中，所述第一载波和所述第二载波在第一预设角度范围采用双极性调制，在第二预设角度范围采用单极性调制，所述第一预设角度范围基于所述第一正弦调制波或所述第二正弦调制波的直流偏置处设定，所述第二预设角度范围为在所述第一正弦调制波或所述第二正弦调制波的正弦波周期内除所述第一预设角度范围的其他角度，所述双极性调制的开关频率高于单极性调制的开关频率。
上述第八种可能的实现方式中，直流偏置指的是在交流电中存在直流成分，正弦调制波可能在一个直流偏置下，如果直流偏置为0，则是过零点；如果直流偏置不为零，则为直流偏置值。由上述第八种可能的实现方式可知，采用单极性和双极性混合调制的方式，可以进一步提升功率变换电路的转换效率，以及进一步减小漏电流。
一种可能的实现方式，结合第一方面第八种可能的实现方式，在第九种可能的实现方式中，
所述第一预设角度范围包括(-α，β)，所述-α和β的值根据状态信息调整，所述状态信息包括所述正母线的电压、所述负母线的电压、所述交流侧电路的电压。
本申请实施例第二方面提供一种功率变换电路，可以包括：
开关网络、控制电路、滤波电路、直流侧电路和交流侧电路；
所述开关网络与所述直流侧电路相连，所述开关网络与所述控制电路相连，所述开关网络与所述滤波电路相连，所述滤波电路与所述交流侧电路相连；
所述控制电路用于控制所述开关网络；
所述滤波电路包括第一功率电感、共模电感、第一差模滤波电容、第一共模滤波电容和第二共模滤波电容；
所述共模电感包括第三绕组和第四绕组；
所述第一功率电感的第一端与所述开关网络相连，所述第一功率电感的第二端与所述第三绕组的第一端连接，所述第四绕组的第一端与所述开关网络连接；
所述第一差模滤波电容的第一端连接到所述第一功率电感的第二端，所述第一差模滤波电容的第二端连接到所述第三绕组的第一端；
所述第一共模滤波电容的第一端连接到所述第三绕组的第二端，所述第一共模滤波电容的第二端通过低阻抗电路与所述直流侧电路连接；
所述第二共模滤波电容的第一端连接到所述四绕组的第二端，所述第二共模滤波电容的第二端通过低阻抗电路与所述直流侧电路连接。
所述第一共模滤波电容的第二端通过低阻抗电路与所述直流侧电路连接中的低阻抗电路可以称为第一低阻抗电路，第二共模滤波电容的第二端通过低阻抗电路与所述直流侧电路连接中的低阻抗电路可以称为第二低阻抗电路。该第一低阻抗电路与第二低阻抗电路可以是同一低阻抗电路，也可以是不同的低阻抗电路。
由上述第二方面可知，第一差模滤波电容在滤波电路上连接在共模电感之前，可以有效避免高频电流分量流入到共模电感而造成的损耗，从而提高了提高功率变换电路的转换效率，另外第一共模滤波电容和第二共模滤波电容的第二端都连接到直流侧电路，可以提供共模电流低阻抗回路，从而有效减少功率变换电路对输出端口的共模漏电流。
一种可能的实现方式，结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，所述低阻抗电路为零阻抗电路，或所述低阻抗电路中包括一个电阻或至少两个串联电阻。
一种可能的实现方式，结合第二方面或第二方面第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述滤波电路还包括第二功率电感，所述第二功率电感包括第五绕组和第六绕组，所述第三绕组的第二端与所述第五绕组的第一端连接，所述第四绕组的第二端与所述第六绕组的第一端连接，所述第五绕组的第二端和所述第六绕组的第二端与所述交流侧电路连接。
一种可能的实现方式，结合第二方面、第二方面第一种或第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述直流侧电路包括正母线、母线电容和负母线，所述母线电容的两端分别与所述正母线和所述负母线连接。
一种可能的实现方式，结合第二方面第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述第一共模滤波电容的第二端和所述第二共模滤波电容的第二端都分别连接到所述正母线。
一种可能的实现方式，结合第二方面第三种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述第一共模滤波电容的第二端和所述第二共模滤波电容的第二端都分别连接到所述负母线。
一种可能的实现方式，结合第二方面第三种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述第一共模滤波电容的第二端连接到所述正母线，所述第二共模滤波电容的第二端连接到所述负母线。
一种可能的实现方式，结合第二方面第三种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，所述母线电容包括正母线电容和负母线电容，所述正母线电容的第一端与所述正母线连接，所述正母线电容的第二端与所述负母线电容的第一端连接，所述负母线电容的第二端与所述负母线连接；所述第一共模滤波电容的第二端和所述第二共模滤波电容的第二端连接到所述正母线电容和所述负母线电容的中点。
一种可能的实现方式，结合第二方面、第二方面第一种至第七种中任一种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，
所述开关网络包括第一换流桥臂和第二换流桥臂，所述第一换流桥臂包括第一开关器件和第二开关器件，所述第二换流桥臂包括第三开关器件和第四开关器件；
所述控制电路通过第一正弦调制波和第一载波控制所述第一换流桥臂的所述第一开关器件和所述第二开关器件；
所述控制电路通过第二正弦调制波和第二载波控制所述第二换流桥臂的所述第三开关器件和所述第四开关器件；
其中，所述第一载波和所述第二载波在第一预设角度范围采用双极性调制，在第二预设角度范围采用单极性调制，所述第一预设角度范围基于所述第一正弦调制波或所述第二正弦调制波的直流偏置处设定，所述第二预设角度范围为在所述第一正弦调制波或所述第二正弦调制波的正弦波周期内除所述第一预设角度范围的其他角度，所述双极性调制的开关频率高于单极性调制的开关频率。
上述第八种可能的实现方式中，直流偏置指的是在交流电中存在直流成分，正弦调制波可能在一个直流偏置下，如果直流偏置为0，则是过零点；如果直流偏置不为零，则为直流偏置值。由上述第八种可能的实现方式可知，采用单极性和双极性混合调制的方式，可以进一步提升功率变换电路的转换效率，以及进一步减小漏电流。
一种可能的实现方式，结合第二方面第八种可能的实现方式，在第九种可能的实现方式中，
所述第一预设角度范围包括(-α，β)，所述-α和β的值根据状态信息调整，所述状态信息包括所述正母线的电压、所述负母线的电压、所述交流侧电路的电压。
本申请第三方面提供功率变换电路，可以包括：
开关网络、控制电路、滤波电路、直流侧电路和交流侧电路；
所述开关网络与所述直流侧电路相连，所述开关网络与所述控制电路相连，所述开关网络与所述滤波电路相连，所述滤波电路与所述交流侧电路相连；
所述控制电路用于控制所述开关网络；
所述滤波电路包括第三功率电感和第四功率电感、共模电感、第一差模滤波电容、第一共模滤波电容和第二共模滤波电容；
所述共模电感包括第三绕组和第四绕组；
所述第三功率电感的第一端和所述第四功率电感的第一端都分别与所述开关网络相连，所述第三功率电感的第二端与所述第三绕组的第一端连接，所述第四功率电感的第二端与所述第四绕组的第一端连接；
所述第一差模滤波电容的两端分别连接到所述第三功率电感和所述第四功率电感的第二端；
所述第一共模滤波电容的第一端连接到所述第三绕组的第二端，所述第一共模滤波电容的第二端通过低阻抗电路与所述直流侧电路连接；
所述第二共模滤波电容的第一端连接到所述四绕组的第二端，所述第二共模滤波电容的第二端通过低阻抗电路与所述直流侧电路连接。
所述第一共模滤波电容的第二端通过低阻抗电路与所述直流侧电路连接中的低阻抗电路可以称为第一低阻抗电路，第二共模滤波电容的第二端通过低阻抗电路与所述直流侧电路连接中的低阻抗电路可以称为第二低阻抗电路。该第一低阻抗电路与第二低阻抗电路可以是同一低阻抗电路，也可以是不同的低阻抗电路。
由上述第三方面可知，第一差模滤波电容在滤波电路上连接在共模电感之前，可以有效避免高频电流分量流入到共模电感而造成的损耗，从而提高了提高功率变换电路的转换效率，另外第一共模滤波电容和第二共模滤波电容的第二端都连接到直流侧电路，可以提供共模电流低阻抗回路，从而有效减少功率变换电路对输出端口的共模漏电流。
本申请第三方面与第一方面的不同在于是通过第三功率电感和第四功率电感实现第一绕组和第二绕组的功能，实际上，也可以将第一绕组和第二绕组理解为是两个功率电感，第一方面和第三方面所提供的方案的本质还是相同的。
其余第三方面所涉及到的可能的实现方式都可以参阅第一方面的任一可能的实现方式进行理解。
本申请第四方面提供一种混合调制的控制方法，该方法应用于功率变换电路，所述功率变换电路包括开关网络、控制电路、滤波电路、直流侧电路和交流侧电路；
所述开关网络与所述直流侧电路相连，所述开关网络与所述控制电路相连，所述开关网络与所述滤波电路相连，所述滤波电路与所述交流侧电路相连，所述开关网络包括第一换流桥臂和第二换流桥臂，所述第一换流桥臂包括第一开关器件和第二开关器件，所述第二换流桥臂包括第三开关器件和第四开关器件；
所述方法包括：
所述控制电路通过第一正弦调制波和第一载波控制所述第一换流桥臂的所述第一开关器件和所述第二开关器件；
所述控制电路通过第二正弦调制波和第二载波控制所述第二换流桥臂的所述第三开关器件和所述第四开关器件；
其中，所述第一载波和所述第二载波在第一预设角度范围采用双极性调制，在第二预设角度范围采用单极性调制，所述第一预设角度范围基于所述第一正弦调制波或所述第二正弦调制波的直流偏置处设定，所述第二预设角度范围为在所述第一正弦调制波或所述第二正弦调制波的正弦波周期内除所述第一预设角度范围的其他角度，所述双极性调制的开关频率高于单极性调制的开关频率。
由上述第四方面可知，采用单极性和双极性混合调制的方式，可以提升功率变换电路的转换效率，以及减小漏电流。
结合第四方面，在第一种可能的实现方式中，所述第一预设角度范围包括(-α，β)，所述-α和β的值根据状态信息调整，所述状态信息包括所述正母线的电压、所述负母线的电压、所述交流侧电路的电压。
本申请第五方面提供一种逆变器，包括上述第一方面、第一方面任一可能的实现方式，或者第二方面、第二方面任一可能的实现方式或第三方面、第三方面任一可能的实现方式所述的功率变换电路。
本申请第六方面提供一种光伏发电系统，可以包括：
光伏板、逆变器和交流网络；
所述光伏板与所述逆变器相连，所述逆变器与所述交流网络相连；
所述光伏板用于将所述光能转化为直流电；
所述逆变器包括上述第一方面、第一方面任一可能的实现方式，或者第二方面、第二方面任一可能的实现方式或第三方面、第三方面任一可能的实现方式所述的功率变换电路，用于将所述直流电转换为交流电；
所述交流网络用于传输所述交流电。
本申请的第七方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第四方面所述的控制方法。
本申请实施例提供的方案，通过第一差模滤波电容在滤波电路上连接在共模电感之前，可以有效避免高频电流分量流入到共模电感而造成的损耗，从而提高了提高功率变换电路的转换，另外第一共模滤波电容和第二共模滤波电容的第二端都连接到直流侧电路，可以提供共模电流低阻抗回路，从而有效减少功率变换电路对输出端口的共模漏电流。
附图说明
图1是本申请实施例所应用的一种场景示意图；
图2是本申请实施例所应用的另一种场景示意图；
图3是本申请实施例提供的一种功率变换电路的示意图；
图4是本申请实施例提供的一种功率变换电路的结构图；
图5是本申请实施例提供的另一种功率变换电路的结构图；
图6是本申请实施例提供的另一种功率变换电路的结构图；
图7是本申请实施例提供的另一种功率变换电路的结构图；
图8是本申请实施例提供的另一种功率变换电路的结构图；
图9是本申请实施例提供的另一种功率变换电路的结构图；
图10是本申请实施例提供的另一种功率变换电路的结构图；
图11是本申请实施例提供的一种基于单极性调制的电路波形图；
图12是本申请实施例提供的一种混合调制的控制方法波形示意图；
图13是本申请实施例提供的一种基于混合调制的电路波形图；
图14是本申请实施例提供的不同控制方式下的变流效率对比图；
图15是本申请实施例提供的一种逆变电压和共模电感电流的波形图。
具体实施方式
本申请实施例公开了一种功率变换电路，可以提高逆变器的转换效率，可以有效减少共模漏电流。本申请实施例还提供了相应的逆变器以及混合调制的控制方法。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，都应当属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本申请提出一种功率变换电路、逆变器及混合调制的控制方法。该功率变换电路、逆变器及混合调制的控制方法可应用于如图1所示的场景架构中。
图1是本申请实施例所应用的一种场景示意图。
图1为不间断电源(uninterruptible power system，UPS)供电系统架构，正常情况下市电直接向负载供电，同时工频交流市电可以经过直流(direct current，DC)/交流(alternating current，AC)逆变器将交流电转换为直流电，并通过DC/DC逆变器对电池充电；当市电发生故障时，电池经过DC/DC逆变器和DC/AC逆变器，将直流电转换为交流电，对负载进行供电，其中，本申请提供的功率变换电路及混合调制的控制方法可应用于AC/DC整流器或DC/AC逆变器的运行过程中。
在另一种可能的应用场景中，本申请提出的功率变换电路、逆变器及控制方法可应用于光伏并网发电系统中。
图2是本申请实施例所应用的另一种场景示意图。
如图2所示，光伏板输出的直流电经过DC/AC逆变器，将直流电转换为交流电，实现光伏板的并网发电，其中，本申请提供的功率变换电路及混合调制的控制方法可应用于DC/AC逆变器的运行过程中。
基于上述应用场景，下面以实施例的方式对本申请技术方案做进一步的说明。
图3是本申请实施例提供的一种功率变换电路的示意图。
如图3所示，该功率变换电路可以包括直流侧电路701、开关网络702、控制电路703、滤波电路704和交流侧电路705。
该开关网络702与该直流侧电路701相连，该开关网络702与该控制电路703相连，该开关网络702与该滤波电路704相连，该滤波电路704与该交流侧电路705相连。
该控制电路703用于控制该开关网络702按照预设的调制方案使得从直流侧电路701输入的直流电转换为交流电，该滤波电路704用于滤除开关网络702在调制过程中产生的高频纹波，并将处理后的交流电传输至交流侧电路705。
在一种可能的电路结构中，图3所示的功率变换电路可以采用如图4所示的结构图。
图4是本申请实施例提供的一种功率变换电路的结构图。
图4中所示的直流侧电路包括正母线、负母线和母线电容。
开关网络可以包括第一换流桥臂和第二换流桥臂，第一换流桥臂包括第一开关器件T1和第二开关器件T2，第二换流桥臂包括第三开关器件T3和第四开关器件T4。
可选地，第一开关器件T1、第二开关器件T2、第三开关器件T3和第四开关器件T4可以选用绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)、氮化镓(gallium nitride，GaN)、金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductorfield effect transistor，MOSFET)或其他功率半导体器件。
滤波电路可以包括第一功率电感La1、共模电感Lcm、第一差模滤波电容Cdm、第一共模滤波电容Ccm1。一种可能的实现方式中，滤波电路还可以包括第二共模滤波电容Ccm2。
该第一功率电感La1包括第一绕组La11和第二绕组La12，可以理解的是，第一绕组La11和第二绕组La12的线圈数比例可以根据需求调节，在一种可能的场景中，可以采用相同的线圈数，当然具体的线圈数因实际场景而定，本申请实施例中对此不做限定。该共模电感Lcm包括第三绕组Lcm11和第四绕组Lcm12。
该第一绕组La11的第一端和该第二绕组La12的第一端都分别与该开关网络A点相连，该第一绕组La11的第二端与该第三绕组Lcm11的第一端连接，该第二绕组La12的第二端与该第四绕组Lcm12的第一端连接。
该第一差模滤波电容Cdm的第一端连接到第一绕组La11的第二端，该第一差模滤波电容Cdm的第二端连接到该第二绕组La12的第二端。
该第一共模滤波电容Ccm1的第一端连接到该第三绕组Lcm11的第二端，该第一共模滤波电容Ccm1的第二端通过低阻抗电路与该直流侧电路连接。该实施例中，通过低阻抗电路可以理解为是第一共模滤波电容Ccm1的第二端直接与直流侧电路连接的导线，该场景下，低阻抗电路为零阻抗电路。
该第二共模滤波电容Ccm2的第一端连接到该四绕组Lcm12的第二端，该第二共模滤波电容Ccm2的第二端通过低阻抗电路与该直流侧电路连接。该实施例中，通过低阻抗电路可以理解为是第二共模滤波电容Ccm2的第二端直接与直流侧电路连接的导线，该场景下，低阻抗电路为零阻抗电路。
通过第一共模滤波电容Ccm1和第二共模滤波电容Ccm2将共模漏电流抽回直流侧电路，从而提供共模漏电流低阻抗回路，可显著降低逆变器的对地漏电流；而且图4所示电路结构中第一功率电感La1由两个绕组La11和La12组成，可提供共模阻抗，降低逆变器共模电压的影响，减小所需的共模电感。
需要说明的是，上述方案中第一功率电感La1也可以只是一个绕组，不需要分成第一绕组和第二绕组，这种情况下，所述第一功率电感的第一端与所述开关网络相连，所述第一功率电感的第二端与所述第三绕组的第一端连接，所述第四绕组的第一端与所述开关网络连接；所述第一差模滤波电容的第一端连接到所述第一功率电感的第二端，所述第一差模滤波电容的第二端连接到所述第三绕组的第一端。
可选地，第一功率电感La1也可以由两个独立的功率电感组成，可以参考图5进行理解。
图5是本申请实施例提供的另一种功率变换电路的结构图。
与图4相比，图5所示的实施例中，将图4中的第一功率电感La1替换为了第三功率电感La3和第四功率电感La4，可以理解的是，第三功率电感La3和第四功率电感La4的线圈数可以参照第一绕组La11和第二绕组La12进行选择，也可以根据需求进行调整，具体线圈数因实际场景而定。
可选地，为进一步降低逆变器高频纹波对交流端口的影响，也可以在滤波电路与交流侧电路之间加入第二功率电感La2，以提供阻抗，减小功率变换电路对交流端口的影响，可以参阅图6进行理解。
图6是本申请实施例提供的另一种功率变换电路的结构图。
如图6所示，第二功率电感La2包括第五绕组La21和第六绕组La22，第三绕组Lcm11的第二端与第五绕组La21的第一端连接，第四绕组Lcm12的第二端与第六绕组La22的第一端连接，第五绕组La21的第二端和第六绕组La21的第二端与交流侧电路连接。可以理解的是，第五绕组La21和第六绕组La22的线圈数比例可以根据需求调节，在一种可能的场景中，可以采用相同的线圈数。
基于上述电路可以发现，本申请实施例通过第一共模滤波电容Ccm1和第二共模滤波电容Ccm2将共模漏电流抽回直流侧电路，从而提供共模漏电流低阻抗回路，可显著降低逆变器的对地漏电流。然而，作为共模漏电流抽回目标的直流侧电路包括正母线和负母线，可以理解的是，共模漏电流抽回目标可以包含以下多种情况，下面结合附图进行说明。
需要注意的是，改变共模漏电流抽回直流侧电路并不影响第一功率电感La1采用单独电感和在滤波电路与交流侧电路之间加入第二功率电感La2的方案，即基于下述方案，均可以与第一功率电感La1采用单独电感和在滤波电路与交流侧电路之间加入第二功率电感La2的方案进行结合或除去。下面以图6的电路为样本进行说明，具体的电路变化因实际场景而定，此处不做限制。
一、共模漏电流抽回负母线。
本实施例中，可参照上述图4-10的结构图，此处不再重复赘述。
二、共模漏电流抽回正母线。
本实施例中，可参照图7所示出的另一种功率变换电路的结构图。如图7所示，第一共模滤波电容Ccm1的第二端与正母线连接，第二共模滤波电容Ccm2的第二端与正母线连接，其余部分描述可参考图4-10中的相关内容进行理解，此处不再重复赘述。
三、共模漏电流抽回正母线和负母线。
本实施例中，可参照图8所示出的另一种功率变换电路的结构图。如图8所示，第一共模滤波电容Ccm1的第二端与正母线连接，第二共模滤波电容Ccm2的第二端与负母线连接，从而给共模电感Lcm的两个绕组提供完全等同的阻抗电路，共模电感不容易出现单边饱和现象。其余部分描述可参考图4-10中的相关内容进行理解，此处不再重复赘述。
四、共模漏电流抽回正母线和负母线的中点。
本实施例中，可参照图9所示出的另一种功率变换电路的结构图。如图9所示，该实施例中母线电容Cdc包括正母线电容Cdcp和负母线电容Cdcn。正母线电容Cdcp的第一端与正母线连接，正母线电容Cdcp的第二端与负母线电容Cdcn的第一端连接，负母线电容Cdcn的第二端与负母线连接，在正母线电容Cdcp与负母线电容Cdcn之间有母线中点M。第一共模滤波电容Ccm1的第二端和第二共模滤波电容Ccm2的第二端连接到母线中点M，从而可将输出共模电容Lcm的中点连接到母线中点M处。该滤波方式同样可提供共模漏电流的低阻抗电路，显著降低逆变器的输出共模漏电流。
另一方面，该滤波方式同样可给共模电感Lcm两个绕组提供完全等同的阻抗回路，共模电感Lcm不容易出现单边饱和现象。其余部分描述可参考图4-10中的相关内容进行理解，此处不再重复赘述。
可选地，在共模漏电流抽回直流侧电路的导线上可以接入一个低阻抗电阻R1作为低阻抗电路，如图10另一种功率变换电路的结构图中所示出的，在母线中点M与滤波电路之间接入一个低阻抗电阻R1，也就是低阻抗电路上有一个电阻R1，该低阻抗电阻R1可提供共模回路中的阻尼，有效抑制共模回路中的振荡，且低阻抗电阻R1可根据实测情况进行参数调整，以满足不同的电路状况。当然，该实施例中只是以加入一个低阻抗电阻R1为例进行说明，实际上，R1也可以替换为两个或多个串联的电阻。
可以理解的是，上述关于低阻抗电阻R1的接入也可以应用到上述一至四的母线连接点的方案中，具体接入方式参照图10的相关内容，此处不做赘述。
本申请实施例中的控制电路要基于控制策略对开关网络中的开关频率进行控制，将共模漏电流抽回直流侧电路，从而提供共模漏电流低阻抗电路，可显著降低逆变器的对地漏电流。控制策略可以是基于单极性调制，也可以是基于单极性和双极性混合调制。
在一种基于单极性调制的可能场景中，基于图6所示的电路可以测得如图11所示的波形，图11是本申请实施例提供的一种基于单极性调制的电路波形图。从图11可以看出上述电路基于单极性调制的控制策略虽然可减小输出功率电感，但单极性调制在电压过零处导致极严重的共模电压。该共模电压一方面导致共模电感伏秒高，所需共模电感体积大，成本高；另一方面，该共模电压在共模电感上会导致极严重的高频损耗，显著降低单极性调制的优势。
为充分利用单极性调制的优势，同时减小所提电路中的共模电感体积，本申请实施例提出一种混合调制的控制方法，该控制方法通过控制电路703实现，具体的，该控制电路703通过第一正弦调制波和第一载波控制该第一换流桥臂的该第一开关器件T1和该第二开关器件T2；该控制电路通过第二正弦调制波和第二载波控制该第二换流桥臂的该第三开关器件T3和该第四开关器件T4。
本申请实施例中，可通过图12所示的单极性和双极性混合调制的方式控制开关网络的开关频率。图12是本申请实施例提供的一种混合调制的控制方法波形示意图。
图12所示出的第一载波和该第二载波在第一预设角度范围(-α，β)内采用双极性调制，在第二预设角度范围，也就是360度中除掉(-α，β)的角度范围内采用单极性调制。以一个360度的周期为例，也可以理解为在角度(0～β)，((π-α)～π)，(π～(π+β))，((2π-α)～2π)内，调制方式采用双极性调制；在角度(β～(π-α))和((π+β)～(2π-α))内采用单极性调制。该第一预设角度范围基于该第一正弦调制波或该第二正弦调制波的直流偏置处设定，该第二预设角度范围为在该第一正弦调制波或该第二正弦调制波的正弦波周期内除该第一预设角度范围的其他角度，该双极性调制的开关频率高于单极性调制的开关频率，且双极性调制的开关频率为单极性调制开关频率的两倍，在一些可能的场景中，可根据第一功率电感La1电流纹波情况设定双极性调制的频率为单极性调制开关频率的数倍，可能的范围在15～3倍之间。该调制方式可实现单极性调制和双极性调制的平滑过渡，滤波电感电流不会出现畸变，从而可抑制电流畸变导致的电路振荡和电磁兼容性(electro magneticcompatibility，EMC)问题。
应当注意的是，上述直流偏置处可以为任意值，此处以零点作为直流偏置处为结合实验测量场景说明所用，即根据不同的实验场景可以得到不同的直流偏置，此处不做限定；另外在直流偏置处所设定的第一正弦调制波或该第二正弦调制波可以是对称的，在数量上可以是一个，也可以是多个，具体数量因实际场景而定，此处不做限定。
可选地，在完成当前时刻的α和β的设定，并完成一个周期的控制切换后，可以通过调节载波的计数频率和计数器的计数变化实现单极性调制和双极性调制的切换。
可以理解的是，α和β的值根据状态信息调整，即α和β可以相同，也可以不同，该状态信息包括该正母线的电压、该负母线的电压、该交流侧电路的电压。
在一种可能的场景中，可以设置α为30°，β为30°，此时，可测得如图13所示的波形，如图13所示，是本申请实施例提供的一种基于混合调制的电路波形图，对比图11所示结果，可发现抽回母线电流在交流电压过零处的幅值明显下降，无任何饱和现象问题，即同样的共模电感在单极性调制下无法满足逆变器正常工作要求，但在本申请所提控制方法下可保证逆变器的正常工作。通过该控制方法与本申请提供的电路结构相结合，可显著提升逆变器效率，降低无源器件体积，同时实现共模漏电流的有效控制。
通过上述控制方法，可以得到如图14所示，是本申请实施例提供的不同控制方式下的变流效率对比图，由于相比于双极性调制，单极性调制在工频电压过零处共模电压严重，在低负载下导致极严重的共模电感高频损耗，效率较低。随着输出功率的增加，单极性调制半导体开关损耗减半的优势得到体现，逆变器效率增加。图14中曲线显示，相比单极性调制和双极性调制，本申请实施例所提供的混合调制控制策略可充分利用单极性调制和双极性调制的优势，一方面降低半导体损耗，另一方面减小所需共模电感。
在一种可能的场景中，基于图6的电路采用上述控制方法可以得到如图15所示的数据图，如图15所示，是本申请实施例提供的一种逆变电压和共模电感电流的波形图，可明显的看出，本申请所提电路的共模电感绕组上无高频纹波电流，从而可减小共模电感上的高频损耗，进而提升逆变器性能；另一方面，本申请所提电路结构第一功率电感La1和第二功率电感La2可以由两个绕组组成，以提供共模阻抗，降低逆变器共模电压的影响，减小对于共模电感的需求。
本申请实施例提供的逆变器指的是包括上述所描述的功率变换电路的设备，可以参阅前述对功率变换电路的描述进行理解。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种电路操作的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上对本申请实施例所提供的信号放大电路及终端设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (15)

1.一种功率变换电路，其特征在于，包括：
开关网络、控制电路、滤波电路、直流侧电路和交流侧电路；
所述开关网络与所述直流侧电路相连，所述开关网络与所述控制电路相连，所述开关网络与所述滤波电路相连，所述滤波电路与所述交流侧电路相连；
所述控制电路用于控制所述开关网络；
所述滤波电路包括第一功率电感、共模电感、第一差模滤波电容、第一共模滤波电容和第二共模滤波电容；
所述第一功率电感包括第一绕组和第二绕组，所述共模电感包括第三绕组和第四绕组；
所述第一绕组的第一端和所述第二绕组的第一端都分别与所述开关网络相连，所述第一绕组的第二端与所述第三绕组的第一端连接，所述第二绕组的第二端与所述第四绕组的第一端连接；
所述第一差模滤波电容的两端分别连接到所述第一绕组和所述第二绕组的第二端；
所述第一共模滤波电容的第一端连接到所述第三绕组的第二端，所述第一共模滤波电容的第二端通过低阻抗电路与所述直流侧电路连接；
所述第二共模滤波电容的第一端连接到所述四绕组的第二端，所述第二共模滤波电容Ccm2的第二端通过低阻抗电路与所述直流侧电路连接。
2.根据权利要求1所述的功率变换电路，其特征在于，所述低阻抗电路为零阻抗电路，或所述低阻抗电路中包括一个电阻或至少两个串联电阻。
3.根据权利要求1或2所述的功率变换电路，其特征在于，所述滤波电路还包括第二功率电感，所述第二功率电感包括第五绕组和第六绕组，所述第三绕组的第二端与所述第五绕组的第一端连接，所述第四绕组的第二端与所述第六绕组的第一端连接，所述第五绕组的第二端和所述第六绕组的第二端与所述交流侧电路连接。
4.根据权利要求1-3任一所述的功率变换电路，其特征在于，所述直流侧电路包括正母线、母线电容和负母线，所述母线电容的两端分别与所述正母线和所述负母线连接。
5.根据权利要求4所述的功率变换电路，其特征在于，
所述第一共模滤波电容的第二端和所述第二共模滤波电容的第二端都分别连接到所述正母线。
6.根据权利要求4所述的功率变换电路，其特征在于，
所述第一共模滤波电容的第二端和所述第二共模滤波电容的第二端都分别连接到所述负母线。
7.根据权利要求4所述的功率变换电路，其特征在于，
所述第一共模滤波电容的第二端连接到所述正母线，所述第二共模滤波电容的第二端连接到所述负母线。
8.根据权利要求4所述的功率变换电路，其特征在于，所述母线电容包括正母线电容和负母线电容，所述正母线电容的第一端与所述正母线连接，所述正母线电容的第二端与所述负母线电容的第一端连接，所述负母线电容的第二端与所述负母线连接；
所述第一共模滤波电容的第二端和所述第二共模滤波电容的第二端连接到所述正母线电容和所述负母线电容的中点。
9.根据权利要求1-8任一所述的功率变换电路，其特征在于，
所述开关网络包括第一换流桥臂和第二换流桥臂，所述第一换流桥臂包括第一开关器件和第二开关器件，所述第二换流桥臂包括第三开关器件和第四开关器件；
所述控制电路通过第一正弦调制波和第一载波控制所述第一换流桥臂的所述第一开关器件和所述第二开关器件；
所述控制电路通过第二正弦调制波和第二载波控制所述第二换流桥臂的所述第三开关器件和所述第四开关器件；
其中，所述第一载波和所述第二载波在第一预设角度范围采用双极性调制，在第二预设角度范围采用单极性调制，所述第一预设角度范围基于所述第一正弦调制波或所述第二正弦调制波的直流偏置处设定，所述第二预设角度范围为在所述第一正弦调制波或所述第二正弦调制波的正弦波周期内除所述第一预设角度范围的其他角度，所述双极性调制的开关频率高于单极性调制的开关频率。
10.根据权利要求9所述的功率变换电路，其特征在于，所述第一预设角度范围包括(-α，β)，所述-α和β的值根据状态信息调整，所述状态信息包括所述正母线的电压、所述负母线的电压、所述交流侧电路的电压。
11.一种功率变换电路，其特征在于，包括：
开关网络、控制电路、滤波电路、直流侧电路和交流侧电路；
所述开关网络与所述直流侧电路相连，所述开关网络与所述控制电路相连，所述开关网络与所述滤波电路相连，所述滤波电路与所述交流侧电路相连；
所述控制电路用于控制所述开关网络；
所述滤波电路包括第三功率电感和第四功率电感、共模电感、第一差模滤波电容Cdm、第一共模滤波电容和第二共模滤波电容；
所述共模电感包括第三绕组和第四绕组；
所述第三功率电感的第一端和所述第四功率电感的第一端都分别与所述开关网络相连，所述第三功率电感的第二端与所述第三绕组的第一端连接，所述第四功率电感的第二端与所述第四绕组的第一端连接；
所述第一差模滤波电容的两端分别连接到所述第三功率电感La3和所述第四功率电感的第二端；
所述第一共模滤波电容的第一端连接到所述第三绕组的第二端，所述第一共模滤波电容的第二端通过低阻抗电路与所述直流侧电路连接；
所述第二共模滤波电容的第一端连接到所述四绕组的第二端，所述第二共模滤波电容的第二端通过低阻抗电路与所述直流侧电路连接。
12.一种混合调制的控制方法，其特征在于，所述方法应用于功率变换电路，所述功率变换电路包括开关网络、控制电路、滤波电路、直流侧电路和交流侧电路；
所述开关网络与所述直流侧电路相连，所述开关网络与所述控制电路相连，所述开关网络与所述滤波电路相连，所述滤波电路与所述交流侧电路相连，所述开关网络包括第一换流桥臂和第二换流桥臂，所述第一换流桥臂包括第一开关器件和第二开关器件，所述第二换流桥臂包括第三开关器件和第四开关器件；
所述方法包括：
所述控制电路通过第一正弦调制波和第一载波控制所述第一换流桥臂的所述第一开关器件和所述第二开关器件；
所述控制电路通过第二正弦调制波和第二载波控制所述第二换流桥臂的所述第三开关器件和所述第四开关器件；
其中，所述第一载波和所述第二载波在第一预设角度范围采用双极性调制，在第二预设角度范围采用单极性调制，所述第一预设角度范围基于所述第一正弦调制波或所述第二正弦调制波的直流偏置处设定，所述第二预设角度范围为在所述第一正弦调制波或所述第二正弦调制波的正弦波周期内除所述第一预设角度范围的其他角度，所述双极性调制的开关频率高于单极性调制的开关频率。
13.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述第一预设角度范围包括(-α，β)，所述-α和β的值根据状态信息调整，所述状态信息包括所述正母线的电压、所述负母线的电压、所述交流侧电路的电压。
14.一种逆变器，其特征在于，包括权利要求1-11任一项所述的功率变换电路。
15.一种光伏发电系统，其特征在于，包括：
光伏板、逆变器和交流网络；
所述光伏板与所述逆变器相连，所述逆变器与所述交流网络相连；
所述光伏板用于将所述光能转化为直流电；
所述逆变器包括上述权利要求1-11任一项所述的功率变换电路，用于将所述直流电转换为交流电；
所述交流网络用于传输所述交流电。
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