防止逆变器中串联电解电容电压不平衡的电路装置制造方法及图纸

防止逆变器中串联电解电容电压不平衡的电路装置,包括直流母线(2)、开关管(6)、电压差判断模块(7)和死区比较器(8)；在直流母线(2)与直流‑交流逆变器(3)之间连接开关管(6)，同时，电压差判断模块(7)分别连接直流母线(2)上的电解电容两侧，电压差判断模块(7)连接死区比较器(8)，死区比较器(8)连接开关管(6)。不需要增加额外的放电电阻，一般情况下不会在电路中增加额外的消耗器件，利用逆变器本身的开关器件实现母线电容的平衡功能，死区的调节过程连续，电解电容电压基本相等，节省了平衡状态下的损耗，提高系统效率，降低系统发热，保证太阳能逆变器可以长期高效稳定运行。

Circuit device for preventing unbalance of series electrolytic capacitor voltage in inverter

To prevent a series circuit device of electrolytic capacitor voltage unbalance in the inverter, including the DC bus (2) and a switch (6), a voltage difference judging module (7) and (8); dead zone comparator in the DC bus (2) and DC AC inverter (3) is connected between the switch tube (6), at the same time. The voltage difference judging module (7) connected to the DC bus (2) on both sides of the electrolytic capacitor, the voltage difference judging module (7) connected to the comparator (8), dead dead zone comparator (8) connected to the switch (6). Do not need to increase additional discharge resistance, under normal circumstances will not increase the consumption of additional devices in the circuit, realize the balance function of bus capacitance switching device using the inverter itself, the adjustment process of dead continuous electrolytic capacitor voltage is basically the same, save the balance state loss, improve system efficiency, reduce the heating system, guarantee solar inverter can long-term stable and efficient operation.

【技术实现步骤摘要】
防止逆变器中串联电解电容电压不平衡的电路装置
本技术涉及太阳能逆变器设备装置的结构改进技术，尤其是防止逆变器中串联电解电容电压不平衡的电路装置。
技术介绍
太阳能逆变器是一种将太阳能面板发出来的直流电转换成可以接入公共电网的交流电的电力电子装置。典型的太阳能逆变器将会包括以下几个部分:直流-直流变换器(DC-DC)、直流-交流逆变器(DC-AC)、系统控制器(Controller)及辅助电源(SPS,SupplementaryPowerSupply)。同时，Cp与Cn作为直流母线连接DC-DC与DC-AC，为前后电路提供稳定的电压和吸收纹波电流。如附图1所示，光伏板直流输入直流-直流变换器1，进一步通过直流母线2连接直流-交流逆变器3，并进一步交流输出，同时，DSP主控制器4和SPS辅助电源5均同时分别连接直流-直流变换器1和直流-交流逆变器3，而且，SPS辅助电源5连接DSP主控制器4。在太阳能逆变器实际工作过程中，直流母线电压最高可达600V以上，而市面上较常见的电解电容耐压都无法满足这一电压要求。为了满足直流母线电压的要求，电解电容必须串联使用。但是当铝电解电容串联时候，也需确保加在每个电容上的电压不能超过其最大允许电压。在这种情况下，必须考虑整个母线电压按串联电容的绝缘电阻来分配。由于单个电容的绝缘阻抗差异性很大，电压分配差异也许会很大，可能会导致单个电容上的电压超过允许值。为了确保在电解电容上的电压是在本体的安全电压范围内，一般采用均压电阻来强制均压的方法，给每个电容器并联一个均压电阻。流过电阻Rp和Rn的电流必须远大于电容器的漏电流，否则电阻无法控制电压分配过程。这种利用均压电阻来强制串联电解电容均压的方法，会使均压电阻长期处于工作状态下，功耗较大，不仅影响系统整体效率，还为散热增加难度，也为长期稳定运行带来隐患，均压电阻强制均压法有诸多缺点，而且，特别是在高输入电压的情况更加突出。
技术实现思路
本技术的目的是提供防止逆变器中串联电解电容电压不平衡的电路装置，以保证太阳能逆变器可以长期高效稳定运行。本技术的目的将通过以下技术措施来实现：包括直流母线、开关管、电压差判断模块和死区比较器；在直流母线与直流-交流逆变器之间连接开关管，同时，电压差判断模块分别连接直流母线上的电解电容两侧，电压差判断模块连接死区比较器，死区比较器连接开关管。尤其是，死区比较器连接PWM控制器。尤其是，直流母线上的电解电容两侧分别连接采样电阻，电压差判断模块分别通过采样电阻连接电解电容两侧。尤其是，直流母线上的电解电容为串联的Cp和Cn，开关管包括串联的Q1和Q2二组，Cp和Cn与Q1和Q2连接成桥式电路结构，在Cp和Cn的两侧，分别通过采样电阻连接到电压差判断模块。尤其是，电压差判断模块向死区比较器输出死区变化量Δtdead。本技术的优点和效果：相比现有解决方案，不需要增加额外的放电电阻，一般情况下不会在电路中增加额外的消耗器件，利用逆变器本身的开关器件实现母线电容的平衡功能，死区的调节过程连续，电解电容电压基本相等，节省了平衡状态下的损耗，提高系统效率，降低系统发热，保证太阳能逆变器可以长期高效稳定运行。附图说明图1为现有技术中解决电解电容内电压不平衡结构示意图。图2为本技术实施例1结构示意图。附图标记包括：直流-直流变换器1、直流母线2、直流-交流逆变器3、DSP主控制器4、SPS辅助电源5、开关管6、电压差判断模块7、死区比较器8、PWM控制器9。具体实施方式本技术原理在于，开关器件的损耗基本上有两大种：开关损耗和导通损耗，其中开关损耗与开关频率fsw、工作电压U、工作电流I、开关速度tr、tf有关。公式可以近似等效为导通损耗与器件导通阻抗Ron、流通电流Ion和导通时间(ton-tdead)有关，公式可以近似等效为逆变器在运行过程中为了防止上下开关管同时导通而导致的直流母线短路，一般都会在上下开关管正常的开关占空比上增加死区，以避免由于开关管动作时延而导致的同时开通情况。所以相对应的，开关管开关损耗变化为：Δfsw为因为死区时间变化而导致增加或减少的开关次数；开关管导通损耗变化为：Δtdead为死区的变化量。总的损耗变化量为：当死区Δtdead增加，Δfsw减少，开关损耗与导通损耗均会减少，从而影响到开关器件的能量损耗。本技术中，电压判断电路的核心结构包括一组采样电阻和比较器，当侦测到直流母线Cp的电压低于Cn时，电压判断电路给出增加Q1死区时间的信号，通过死区比较器与DSP给出的正常PWM比较后，控制信号控制开关管Q1损耗减少，使得Cp等效并联电阻变大，Cp中能量损耗减小，这样Cp分担的电压就会上升；当侦测到Cp的电压大于Cn时，电压判断电路给出增加Q2死区时间的信号，通过死区比较器与DSP给出的正常PWM比较后，控制信号控制开关管Q2损耗减少，使得Cn等效并联电阻变大，Cn中能量损耗减小，这样Cn分担的电压就会上升；当侦测到Cp的电压与Cn相等时，控制信号控制不做任何动作，维持电压均衡状态。本技术包括：直流母线2、开关管6、电压差判断模块7和死区比较器8。下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明。实施例1：如附图1所示，在直流母线2与直流-交流逆变器3之间连接开关管6，同时，电压差判断模块7分别连接直流母线2上的电解电容两侧，电压差判断模块7连接死区比较器8，死区比较器8连接开关管6。前述中，死区比较器8连接PWM控制器9。前述中，直流母线2上的电解电容两侧分别连接采样电阻，电压差判断模块7分别通过采样电阻连接电解电容两侧。前述中，直流母线2上的电解电容为串联的Cp和Cn，开关管6包括串联的Q1和Q2二组，Cp和Cn与Q1和Q2连接成桥式电路结构，在Cp和Cn的两侧，分别通过采样电阻连接到电压差判断模块7。前述中，电压差判断模块7向死区比较器8输出死区变化量Δtdead。本技术中，利用连接到直流母线电容上的三相DC-AC逆变桥本身来完成对串联电容的电压调整，不需要增加放电电阻对串联电容的电压进行调整。本技术中，相比现有解决方案，不需要增加额外的放电电阻，一般情况下不会在电路中增加额外的消耗器件，利用逆变器本身的开关器件实现母线电容的平衡功能，死区的调节过程连续，电解电容电压基本相等，节省了平衡状态下的损耗，提高系统效率，降低系统发热，保证太阳能逆变器可以长期高效稳定运行。本文档来自技高网...

【技术保护点】
防止逆变器中串联电解电容电压不平衡的电路装置,包括直流母线(2)、开关管(6)、电压差判断模块(7)和死区比较器(8)；其特征在于，在直流母线(2)与直流‑交流逆变器(3)之间连接开关管(6)，同时，电压差判断模块(7)分别连接直流母线(2)上的电解电容两侧，电压差判断模块(7)连接死区比较器(8)，死区比较器(8)连接开关管(6)。

【技术特征摘要】
1.防止逆变器中串联电解电容电压不平衡的电路装置,包括直流母线(2)、开关管(6)、电压差判断模块(7)和死区比较器(8)；其特征在于，在直流母线(2)与直流-交流逆变器(3)之间连接开关管(6)，同时，电压差判断模块(7)分别连接直流母线(2)上的电解电容两侧，电压差判断模块(7)连接死区比较器(8)，死区比较器(8)连接开关管(6)。2.如权利要求1所述的防止逆变器中串联电解电容电压不平衡的电路装置，其特征在于，死区比较器(8)连接PWM控制器(9)。3.如权利要求1所述的防止逆变器中串联电解电容电压不平衡的电路装置，其特征在于，直流母线(...

【专利技术属性】
技术研发人员：薄涛，李剑铎，
申请(专利权)人：上海煦达新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31