CN201536328U

CN201536328U - 一种并网逆变器

Info

Publication number: CN201536328U
Application number: CN2009202055450U
Authority: CN
Inventors: 胡高宏; 陈永华
Original assignee: Shenzhen Kstar Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Kstar Technology Co Ltd
Priority date: 2009-10-12
Filing date: 2009-10-12
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2019-10-12

Abstract

本实用新型适用于逆变器的技术领域，提供了一种并网逆变器，包括直流电源、与直流电源连接的逆变模块。在本实用新型中，本实用新型提供的并网逆变器有效解决了传统单相全桥并网逆变器在采用双极性调制和采用单极性调制时所存在的问题，从而提高了逆变器的转换效率和电磁兼容性能。

Description

一种并网逆变器

技术领域

本实用新型属于逆变器的技术领域，尤其涉及一种并网逆变器。

背景技术

并网逆变器一般分为光伏并网逆变器、风力发电并网逆变器、动力设备并网逆变器和其他发电设备并网逆变器。并网逆变器能将光伏阵列和风力发电机等产生的再生清洁电能直接转换为与电网同频率、同相位的正弦波交流电能馈入电网。

传统的单相全桥并网逆变器在采用双极性调制时，逆变器的转换效率低下，而传统的单相全桥并网逆变器在采用单极性调制时，逆变器的电磁兼容(EMC、electromagnetic compatibility)性能差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种并网逆变器，旨在解决现有的单相全桥并网逆变器存在转换效率低下和电磁兼容性能差的问题。

本实用新型是这样实现的，一种并网逆变器，所述并网逆变器包括直流电源，所述并网逆变器还包括分别与所述直流电源和电网连接的逆变模块，所述逆变模块包括：

电容、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第一二极管、第二二极管、第一电感和第二电感；

所述电容的第一端和第二端分别与直流电源的第一端和第二端连接，所述第一开关管和第二开关管的第一端同时连接所述电容的第一端，所述第一开关管的第二端接第六开关管的第一端，所述第六开关管的第二端接第三开关管的第一端，所述第三开关管的第二端接电容的第二端，所述第二开关管的第二端接第二二极管的阴极，所述第二二极管的阳极接第三开关管的第一端，所述第四开关管的第二端接第三开关管的第二端，所述第四开关管的第一端接第二开关管的第二端，所述第一电感的第一端接第一开关管的第二端，所述第一电感的第二端接电网，所述第一二极管的阴极接第一开关管的第二端，所述第一二极管的阳极接第五开关管的第二端，所述第五开关管的第一端同时接第二开关管的第二端和第二电感的第一端，所述第二电感的第二端接电网的地端。

上述结构中，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管分别采用第一IGBT管、第二IGBT管、第三IGBT管、第四IGBT管、第五IGBT管和第六IGBT管。

上述结构中，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管分别采用第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管和第六MOS管。

上述结构中，所述第一MOS管和第二MOS管的漏极同时连接所述电容的第一端，所述第一MOS管的源极接第六MOS管的漏极，所述第六MOS管的源极接第三MOS管的漏极，所述第三MOS管的源极接电容的第二端，所述第二MOS管的源极接第二二极管的阴极，所述第二二极管的阳极接第三MOS管的漏极，所述第四MOS管的源极接第三MOS管的源极，所述第四MOS管的漏极接第二MOS管的源极，所述第一电感的第一端接第一MOS管的源极，所述第一电感的第二端接电网，所述第一二极管的阴极接第一MOS管的源极，所述第一二极管的阳极接第五MOS管的源极，所述第五MOS管的漏极同时接第二MOS管的源极和第二电感的第一端，所述第二电感的第二端接电网的地端。

在本实用新型中，本实用新型提供的并网逆变器有效解决了传统单相全桥并网逆变器在采用双极性调制时，存在电感的电流纹波大、电感损耗严重及逆变器转换效率低等问题，从而提高了并网逆变器转换效率及提高了并网电流谐波失真度等相关指标，本实用新型提供的并网逆变器同时还回避了传统单相全桥并网逆变器在采用单极性调制时，电容两端对电网零线电压存在的高频跳变的问题，从而提高了逆变器的电磁兼容性能。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的并网逆变器的结构图；

图2是本实用新型实施例提供的并网逆变器的示例电路图；

图3是本实用新型实施例提供的并网逆变器的第一工作原理图；

图4是本实用新型实施例提供的并网逆变器的第二工作原理图；

图5是本实用新型实施例提供的并网逆变器的第三工作原理图；

图6是本实用新型实施例提供的并网逆变器的第四工作原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1示出了本实用新型实施例提供的并网逆变器的结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分。

并网逆变器包括直流电源100，还包括分别与直流电源100和电网连接的逆变模块200。

图2示出了本实用新型实施例提供的并网逆变器的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分。

作为本实用新型一实施例，直流电源100采用太阳能电池板和DC/DC直流升压电路，简称PV&DC/DC。

逆变模块200包括电容C1、第一开关管201、第二开关管202、第三开关管203、第四开关管204、第五开关管205、第六开关管206、第一二极管D5、第二二极管D6、第一电感L1和第二电感L2。

电容C1的第一端和第二端分别与直流电源100的第一端和第二端连接，第一开关管201和第二开关管202的第一端同时连接电容C1的第一端，第一开关管201的第二端接第六开关管206的第一端，第六开关管206的第二端接第三开关管203的第一端，第三开关管203的第二端接电容C1的第二端，第二开关管202的第二端接第二二极管D6的阴极，第二二极管D6的阳极接第三开关管203的第一端，第四开关管204的第二端接第三开关管203的第二端，第四开关管204的第一端接第二开关管202的第二端，第一电感L1的第一端接第一开关管201的第二端，第一电感L1的第二端接电网，Vgrid为电网电压，第一二极管D5的阴极接第一开关管201的第二端，第一二极管D5的阳极接第五开关管205的第二端，第五开关管205的第一端同时接第二开关管202的第二端和第二电感L2的第一端，第二电感L2的第二端接电网的地端。

上述开关管可以采用IGBT管或MOS管，在本实用新型实施例中，第一开关管201、第二开关管202、第三开关管203、第四开关管204、第五开关管205和第六开关管206分别采用第一MOS管S1、第二MOS管S2、第三MOS管S3、第四MOS管S4，第五MOS管S5和第六MOS管S6，第一MOS管S1和第二MOS管S2的漏极同时连接电容C1的第一端，第一MOS管S1的源极接第六MOS管S6的漏极，第六MOS管S6的源极接第三MOS管S3的漏极，第三MOS管S3的源极接电容C1的第二端，第二MOS管S2的源极接第二二极管D6的阴极，第二二极管D6的阳极接第三MOS管S3的漏极，第四MOS管S4的源极接第三MOS管S3的源极，第四MOS管S4的漏极接第二MOS管S2的源极，第一电感L1的第一端接第一MOS管S1的源极，第一电感L1的第二端接电网，第一二极管D5的阴极接第一MOS管S1的源极，第一二极管D5的阳极接第五MOS管S5的源极，第五MOS管S5的漏极同时接第二MOS管S2的源极和第二电感L2的第一端，第二电感L2的第二端接电网的地端。

下面以本实用新型实施例提供的并网逆变器的示例电路为例，说明该并网逆变器的工作情况。

电网电压Vgrid为正弦波电压，频率为50HZ或者60HZ。在电网电压Vgrid处于正半周时，第二MOS管S2、第三MOS管S3、第六MOS管S6始终关断，第五MOS管S5常通，第一MOS管S1和第四MOS管S4以相同驱动信号高频开通关断(即采用SPWM正弦脉宽调制)。当第一MOS管S1和第四MOS管S4开通时，如图3，电流通过‘C1-S1-L1-Vgrid-L2-S4-C1’形成回路工作；当第一MOS管S1和第四MOS管S4关断时，如图4，电流通过‘S5-D5-L1-Vgrid-L2-S5’回路续流。

在电网电压Vgrid处于负半周时，第一MOS管S1、第四MOS管S4、第五MOS管S5始终关断，第六MOS管S6常通，第二MOS管S2和第三MOS管S3以相同驱动信号高频开通关断(即采用SPWM正弦脉宽调制)。当第二MOS管S2和第三MOS管S3开通时，如图5，电流通过‘C1-S2-L2-Vgrid-L1-S6-S3-C1’形成回路工作；当第二MOS管S2和第三MOS管S3关断时，如图6，电流通过‘S6-D6-L2-Vgrid-L1-S6’回路续流。

通过对本实用新型并网逆变器上述工作情况的分析，可以看出：1)在电网电压的正负半周，并网逆变器使得第一电感L1和第二电感L2的电流的续流路径都没有包含电容C1两端，这就有效避免了电容C1两端对电网零线的电压发生高频跳变所带来的电磁兼容性能差的问题；2)在电网电压的正负半周，并网逆变器使得第一电感L1和第二电感L2的电流续流时如图2中A、B两点电压为零电压，这就保证了第一电感L1和第二电感L2的电流具有较小的电流纹波，从而降低了电感的损耗，提升了并网逆变器的效率；3)在电网电压的正负半周，由于第一电感L1和第二电感L2的电流的续流都不包含第一开关管201、第二开关管202、第三开关管203、第四开关管204、第五开关管205和第六开关管206的体二极管，因此，上述所有开关管均可采用开关损耗和导通损耗更低的COOLMOS管，这将会进一步提升并网逆变器的效率。

在本实用新型实施例中，本实用新型提供的并网逆变器有效解决了传统单相全桥并网逆变器在采用双极性调制时，存在电感的电流纹波大、电感损耗严重及逆变器转换效率低等问题，从而提高了并网逆变器转换效率及提高了并网电流谐波失真度等相关指标，本实用新型提供的并网逆变器同时还回避了传统单相全桥并网逆变器在采用单极性调制时，电容两端对电网零线电压存在的高频跳变的问题，从而提高了逆变器的电磁兼容性能。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种并网逆变器，所述并网逆变器包括直流电源，其特征在于，所述并网逆变器还包括分别与所述直流电源和电网连接的逆变模块，所述逆变模块包括：

2.如权利要求1所述的并网逆变器，其特征在于，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管分别采用第一IGBT管、第二IGBT管、第三IGBT管、第四IGBT管、第五IGBT管和第六IGBT管。

3.如权利要求1所述的并网逆变器，其特征在于，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管分别采用第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管和第六MOS管。

4.如权利要求3所述的并网逆变器，其特征在于，所述第一MOS管和第二MOS管的漏极同时连接所述电容的第一端，所述第一MOS管的源极接第六MOS管的漏极，所述第六MOS管的源极接第三MOS管的漏极，所述第三MOS管的源极接电容的第二端，所述第二MOS管的源极接第二二极管的阴极，所述第二二极管的阳极接第三MOS管的漏极，所述第四MOS管的源极接第三MOS管的源极，所述第四MOS管的漏极接第二MOS管的源极，所述第一电感的第一端接第一MOS管的源极，所述第一电感的第二端接电网，所述第一二极管的阴极接第一MOS管的源极，所述第一二极管的阳极接第五MOS管的源极，所述第五MOS管的漏极同时接第二MOS管的源极和第二电感的第一端，所述第二电感的第二端接电网的地端。