CN114070116A - 一种单相全桥逆变器主电路及单相全桥逆变器 - Google Patents

一种单相全桥逆变器主电路及单相全桥逆变器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种单相全桥逆变器主电路及单相全桥逆变器，涉及逆变器技术领域，所述单相全桥逆变器主电路包括：第一半桥臂、第二半桥臂、第一电感、第二电感、第一电容和第二电容；所述第一半桥臂与所述第二半桥臂并联组成全桥电路；所述全桥电路的输入端连接直流母线电压；所述第一电感的一端连接至所述第一半桥臂的中点，另一端经所述第一电容连接至所述直流母线电压的负极；所述第二电感的一端连接至所述第二半桥臂的中点，另一端经所述第二电容连接至所述直流母线电压的负极；所述第一电感的另一端与所述第二电感的另一端之间形成输出电压向负载供电。本发明提供的技术方案，能够有效降低共模干扰，从而提高系统稳定性。

Description

一种单相全桥逆变器主电路及单相全桥逆变器
技术领域
本发明涉及逆变器技术领域，特别地涉及一种单相全桥逆变器主电路及单相全桥逆变器。
背景技术
光伏逆变器是光伏发电系统的重要设备之一，其性能好坏直接影响整个系统的输出特性。随着光伏发电新能源产业的快速发展，对光伏产品的各方面性能提出了更高的要求。为使光伏逆变器有更好的输出特性，具有高频化，小型化，轻量化的特点，高速功率开关器件得到大规模应用，但其高速开关动作所引起电压与电流瞬变会带来的一种严重的电磁干扰，产生电磁兼容问题，影响系统稳定，共模干扰就是其中占主导的部分。
图1为现有技术中一个典型的单相光伏逆变器拓扑结构，该拓扑结构A、B点由于IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)的频繁开断导致电压出现变化，对寄生电容进行充放电，使回路中产生了共模电流，危害系统稳定。当今社会为了追求更高的利用率和高频化的趋势，使得这个特性越来越明显。
发明内容
针对上述现有技术中的问题，本发明提出了一种单相全桥逆变器主电路及单相全桥逆变器，能够有效降低共模干扰，从而提高系统稳定性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种单相全桥逆变器主电路，包括：第一半桥臂、第二半桥臂、第一电感、第二电感、第一电容和第二电容；所述第一半桥臂与所述第二半桥臂并联组成全桥电路；所述全桥电路的输入端连接直流母线电压；所述第一电感的一端连接至所述第一半桥臂的中点，所述第一电感的另一端经所述第一电容连接至所述直流母线电压的负极；所述第二电感的一端连接至所述第二半桥臂的中点，所述第二电感的另一端经所述第二电容连接至所述直流母线电压的负极；所述第一电感的另一端与所述第二电感的另一端之间形成输出电压向负载供电。
进一步地，还包括：支撑电容；所述支撑电容的一端连接至所述直流母线电压的正极，另一端连接至所述直流母线电压的负极。
优选地，所述支撑电容为有源电容。
优选地，所述第一半桥臂由第一开关管和第二开关管串联形成；所述第二半桥臂由第三开关管和第四开关管串联形成。
优选地，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管均为IGBT功率器件。
优选地，所述IGBT功率器件由绝缘栅双极型晶体管和二极管组成。
优选地，所述第一电感的电感值与所述第二电感的电感值相等。
优选地，所述第一电容的电容值与所述第二电容的电容值相等。
第二方面，本发明实施例提供了一种单相全桥逆变器，包括：控制系统和上述任一项所述的单相全桥逆变器主电路；所述控制系统用于基于预设调制算法控制所述单相全桥逆变器主电路的导通和关断动作。
优选地，所述预设调制算法包括SPWM调制算法。
本发明实施例提供的一种单相全桥逆变器主电路及单相全桥逆变器，包括：第一半桥臂、第二半桥臂、第一电感、第二电感、第一电容和第二电容；所述第一半桥臂与所述第二半桥臂并联组成全桥电路；所述全桥电路的输入端连接直流母线电压；所述第一电感的一端连接至所述第一半桥臂的中点，所述第一电感的另一端经所述第一电容连接至所述直流母线电压的负极；所述第二电感的一端连接至所述第二半桥臂的中点，所述第二电感的另一端经所述第二电容连接至所述直流母线电压的负极；所述第一电感的另一端与所述第二电感的另一端之间形成输出电压向负载供电。本发明实施例提供的技术方案，通过在主电路输出端增加电容和电感，并将电容与直流母线电压的负极相连，使得本发明能够有效降低共模干扰，从而提高系统稳定性。
附图说明
通过结合附图阅读下文示例性实施例的详细描述可更好地理解本发明公开的范围。其中所包括的附图是：
图1为现有技术的单相全桥逆变器拓扑结构；
图2为图1的等效电路图；
图3为本发明实施例的单相全桥逆变器拓扑结构；
图4为图3的等效电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方法，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例一
根据本发明的实施例，提供了一种单相全桥逆变器主电路，如图3所示，本发明实施例所述的单相全桥逆变器主电路包括：第一半桥臂、第二半桥臂、第一电感、第二电感、第一电容和第二电容；所述第一半桥臂与所述第二半桥臂并联组成全桥电路；所述全桥电路的输入端连接直流母线电压；所述第一电感的一端连接至所述第一半桥臂的中点，所述第一电感的另一端经所述第一电容连接至所述直流母线电压的负极；所述第二电感的一端连接至所述第二半桥臂的中点，所述第二电感的另一端经所述第二电容连接至所述直流母线电压的负极；所述第一电感的另一端与所述第二电感的另一端之间形成输出电压向负载供电。
进一步地，本实施例所述的单相全桥逆变器主电路还包括：支撑电容；所述支撑电容的一端连接至所述直流母线电压的正极，另一端连接至所述直流母线电压的负极。
本实施例中，所述支撑电容为有源电容。
本实施例中，所述第一半桥臂由第一开关管和第二开关管串联形成；所述第二半桥臂由第三开关管和第四开关管串联形成。
本实施例中，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管均为IGBT功率器件。
本实施例中，所述IGBT功率器件由绝缘栅双极型晶体管和二极管组成。
具体地，如图3所示，Vdc为直流母线电压，绝缘栅双极型晶体管T1和二极管D1组成第一开关管，绝缘栅双极型晶体管T2和二极管D2组成第二开关管，绝缘栅双极型晶体管T3和二极管D3组成第三开关管，绝缘栅双极型晶体管T4和二极管D4组成第四开关管。第一开关管和第二开关管串联形成第一半桥臂，第三开关管和第四开关管串联形成第二半桥臂，第一半桥臂与第二半桥臂并联形成全桥电路，且该全桥电路的输入端连接直流母线电压Vdc。
在直流母线电压Vdc和全桥电路之间还并联有一有源支撑电容，该支撑电容用于对直流母线电压Vdc进行平滑滤波，并使直流母线电压Vdc的波动保持在允许范围。
第一电感L1的一端连接至第一半桥臂的中点A点，其另一端经第一电容C1连接至直流母线电压Vdc的负极；第二电感L2的一端连接至第二半桥臂的中点B点，其另一端经第二电容C2连接至直流母线电压Vdc的负极。进一步参考图3，从第一电感L1的另一端引出点“1”，与负载R的一端连接，从第二电感L2的另一端引出点“2”，与负载R的另一端连接，即通过第一电感L1的另一端与第二电感L2的另一端之间形成输出电压向负载R供电。
为了达到更好的共模抑制效果，本实施例中，所述第一电感的电感值与所述第二电感的电感值相等。
为了进一步达到更好的共模抑制效果，本实施例中，所述第一电容的电容值与所述第二电容的电容值相等。
下面说明采用本发明实施例能够进行共模抑制的原理：
图2为现有技术的单相全桥逆变器拓扑结构的等效电路图，针对图2列KVL方程，有：
vAN+vL+Vo+vNG＝0
vBN-vL+vNG＝0
其中，vAN为图2中A点到N点的电压，vL为图2中电感L的电压，Vo为输出电压，vNG为图2中N点到G点的电压，vBN为图2中B点到N点的电压。其中，vNG即为共模电压vcm。
将上述两式相加，得到：
Figure BDA0003364565950000041
由于Vo为50Hz低频信号，对地产生的共模电压基本可以忽略不计，因此，只有在IGBT功率器件进行开关动作时才有共模电压，因此，上述表达式可进一步简化为：
Figure BDA0003364565950000051
同理，针对图4可列出以下KVL方程：
vAN+vL1+Vo+vNG＝0
vBN-vL2+vNG＝0
当第一电感的电感值与第二电感的电感值相等时，第一电感上的电压值vL1与第二电感上的电压值vL2相等。其中，vNG即为共模电压vcm，则，同样可得到：
Figure BDA0003364565950000052
如图4所示，vAN+vBN＝Vo，则可得到：
Figure BDA0003364565950000053
由该式可以看出，只要调制波为正弦波，则共模电压为0，即采用本发明实施例可有效抑制共模电压。
本发明实施例提供的一种单相全桥逆变器主电路，包括：第一半桥臂、第二半桥臂、第一电感、第二电感、第一电容和第二电容；所述第一半桥臂与所述第二半桥臂并联组成全桥电路；所述全桥电路的输入端连接直流母线电压；所述第一电感的一端连接至所述第一半桥臂的中点，所述第一电感的另一端经所述第一电容连接至所述直流母线电压的负极；所述第二电感的一端连接至所述第二半桥臂的中点，所述第二电感的另一端经所述第二电容连接至所述直流母线电压的负极；所述第一电感的另一端与所述第二电感的另一端之间形成输出电压向负载供电。本发明实施例提供的技术方案，通过在主电路输出端增加电容和电感，并将电容与直流母线电压的负极相连，使得本发明能够有效降低共模干扰，从而提高系统稳定性。
实施例二
根据本发明的实施例，还提供了一种单相全桥逆变器，包括：控制系统和实施例一中任一项所述的单相全桥逆变器主电路；所述控制系统用于基于预设调制算法控制所述单相全桥逆变器主电路的导通和关断动作。
其中，所述单相全桥逆变器主电路包括：第一半桥臂、第二半桥臂、第一电感、第二电感、第一电容和第二电容；所述第一半桥臂与所述第二半桥臂并联组成全桥电路；所述全桥电路的输入端连接直流母线电压；所述第一电感的一端连接至所述第一半桥臂的中点，所述第一电感的另一端经所述第一电容连接至所述直流母线电压的负极；所述第二电感的一端连接至所述第二半桥臂的中点，所述第二电感的另一端经所述第二电容连接至所述直流母线电压的负极；所述第一电感的另一端与所述第二电感的另一端之间形成输出电压向负载供电。
进一步地，所述单相全桥逆变器主电路还包括：支撑电容；所述支撑电容的一端连接至所述直流母线电压的正极，另一端连接至所述直流母线电压的负极。
本实施例中，所述支撑电容为有源电容。
本实施例中，所述第一半桥臂由第一开关管和第二开关管串联形成；所述第二半桥臂由第三开关管和第四开关管串联形成。
本实施例中，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管均为IGBT功率器件。
本实施例中，所述IGBT功率器件由绝缘栅双极型晶体管和二极管组成。
本实施例中，所述预设调制算法包括SPWM(Sinusoidal PWM，正弦脉冲宽度调制)调制算法。
本发明实施例提供的一种单相全桥逆变器，通过在主电路输出端增加电容和电感，并将电容与直流母线电压的负极相连，使得本发明能够有效降低共模干扰，从而提高系统稳定性。
虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种单相全桥逆变器主电路，其特征在于，包括：第一半桥臂、第二半桥臂、第一电感、第二电感、第一电容和第二电容；所述第一半桥臂与所述第二半桥臂并联组成全桥电路；所述全桥电路的输入端连接直流母线电压；所述第一电感的一端连接至所述第一半桥臂的中点，所述第一电感的另一端经所述第一电容连接至所述直流母线电压的负极；所述第二电感的一端连接至所述第二半桥臂的中点，所述第二电感的另一端经所述第二电容连接至所述直流母线电压的负极；所述第一电感的另一端与所述第二电感的另一端之间形成输出电压向负载供电。
2.根据权利要求1所述的单相全桥逆变器主电路，其特征在于，还包括：支撑电容；所述支撑电容的一端连接至所述直流母线电压的正极，另一端连接至所述直流母线电压的负极。
3.根据权利要求2所述的单相全桥逆变器主电路，其特征在于，所述支撑电容为有源电容。
4.根据权利要求1所述的单相全桥逆变器主电路，其特征在于，所述第一半桥臂由第一开关管和第二开关管串联形成；所述第二半桥臂由第三开关管和第四开关管串联形成。
5.根据权利要求4所述的单相全桥逆变器主电路，其特征在于，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管均为IGBT功率器件。
6.根据权利要求5所述的单相全桥逆变器主电路，其特征在于，所述IGBT功率器件由绝缘栅双极型晶体管和二极管组成。
7.根据权利要求1所述的单相全桥逆变器主电路，其特征在于，所述第一电感的电感值与所述第二电感的电感值相等。
8.根据权利要求1所述的单相全桥逆变器主电路，其特征在于，所述第一电容的电容值与所述第二电容的电容值相等。
9.一种单相全桥逆变器，其特征在于，包括：控制系统和权利要求1-8任一项所述的单相全桥逆变器主电路；所述控制系统用于基于预设调制算法控制所述单相全桥逆变器主电路的导通和关断动作。
10.根据权利要求9所述的单相全桥逆变器，其特征在于，所述预设调制算法包括SPWM调制算法。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010063284A (ja) * 2008-09-04 2010-03-18 Fuji Electric Holdings Co Ltd 電力変換装置及び電力変換システム
CN102857084A (zh) * 2012-09-28 2013-01-02 北京京仪绿能电力系统工程有限公司 一种抑制非隔离型逆变器共模漏电流电路及方法
US20140268958A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Patrick L. Chapman Inverter communications using output signal
CN108233754A (zh) * 2018-02-02 2018-06-29 青岛云路聚能电气有限公司 一种并网逆变器
CN110148960A (zh) * 2019-04-17 2019-08-20 华为技术有限公司 一种功率变换电路、逆变器及控制方法
CN112436556A (zh) * 2020-12-04 2021-03-02 锦浪科技股份有限公司 一种抑制共模漏电流的检测电路及非隔离并网逆变器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010063284A (ja) * 2008-09-04 2010-03-18 Fuji Electric Holdings Co Ltd 電力変換装置及び電力変換システム
CN102857084A (zh) * 2012-09-28 2013-01-02 北京京仪绿能电力系统工程有限公司 一种抑制非隔离型逆变器共模漏电流电路及方法
US20140268958A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Patrick L. Chapman Inverter communications using output signal
CN108233754A (zh) * 2018-02-02 2018-06-29 青岛云路聚能电气有限公司 一种并网逆变器
CN110148960A (zh) * 2019-04-17 2019-08-20 华为技术有限公司 一种功率变换电路、逆变器及控制方法
CN112436556A (zh) * 2020-12-04 2021-03-02 锦浪科技股份有限公司 一种抑制共模漏电流的检测电路及非隔离并网逆变器

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