一种双BUCK低漏电流单相逆变器及其工作方法技术

本发明专利技术公开了一种双BUCK低漏电流单相逆变器及其工作方法，逆变器第一半控开关连接在第一支路与第三支路之间，第二半控开关连接在第二支路与第四支路之间；第一支路连接第一耦合电感第一端，第二支路连接第二耦合电感第一端，第三支路连接第一耦合电感第四端，第四支路连接第二耦合电感第四端；第一半控开关使得第三支路电流流向第一支路，第二半控开关使得第二支路电流流向第四支路；开关管工作不会出现直通，可靠性提高，也不必设置死区，并网电流波形更好；电感续流回路只有一只开关管，损耗小效率更高。

A dual BUCK low leakage current single-phase inverter and its working method

【技术实现步骤摘要】
一种双BUCK低漏电流单相逆变器及其工作方法
本专利技术属于新能源光伏发电
，具体涉及一种双BUCK低漏电流单相逆变器及其工作方法。
技术介绍
随着新能源领域的蓬勃发展，非隔离型光伏并网逆变器因效率高、结构简单，成本低，体积小等优势在小功率光伏中得到了快速发展。但由于逆变器没有变压器隔离，使得逆变器的开关器件高频动作通过系统寄生电容产生漏电流，这个会造成EMC干扰加重，漏电流过大甚至会对设备和人身造成伤害。单极性调制方法是目前单相光伏逆变器中使用较多的调制方法，它具有直流电压利用率高、滤波电感电流脉动小等优点。传统BUCK双降型逆变电路拓扑如图1所示，存在以下缺点：1.开关管直接和电网连接，损坏后容易引起电网被短路；2.在开关动作时会产生较大的共模电压，通过构造电感续流回路将直流侧和交流侧的换流分断开，可以有效抑制共模电压。但是续流回路的开关管数量对系统成本，可靠性，效率都有较大影响。因此续流管的选择和布置方式很重要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种更加高效，可靠的双BUCK低漏电流单相逆变器及其工作方法，通过抑制漏电流的高效率主电路拓扑，有效保证运行时高频漏电流为零。本专利技术采用以下技术方案：一种双BUCK低漏电流单相逆变器，包括PV电池，PV电池的正输出端分四路，第一路经过第一全控开关管S1和第一二极管D1连接至PV电池的负输入端形成第一支路；第二路经过第二二极管D2和第二全控开关管S2连接至PV电池的负输入端形成第二支路；第三路经过第三二极管D3和第三全控开关管S3连接至PV电池的负输入端形成第三支路；第四路经过第四全控开关管S4和第四二极管D4连接至PV电池的负输入端形成第四支路；第一支路与第三支路之间设置有第一半控开关T1；第二支路与第四支路之间设置有第二半控开关T2；第一支路和第三支路分别与第一耦合电感L1连接，第二支路和第四支路分别与第二耦合电感L2连接。具体的，第一支路与第一耦合电感L1的第一端连接，第一耦合电感L1的第二端分两路，一路经过电网Grid与第二耦合电感L2的第三端连接，另一路与第二耦合电感L2的第二端连接，第一耦合电感L1的第三端与第二耦合电感L2的第三端连接，第二支路与第二耦合电感L2的第一端连接，第一耦合电感L1的第四端与第三支路连接，第二耦合电感L2的第四端与第四支路连接。进一步的，第一支路中的第一全控开关管S1的常开端分两路，一路与第一耦合电感L1的第一端连接，另一路经过第一半控开关T1分三路，一路与第三二极管D3的正极连接，第二路与第一耦合电感L1的第四端连接，第三路与第三全控开关管S3的公共端连接。进一步的，第二支路中的第二二极管D2的正极分两路，一路与第二耦合电感L2的第一端连接，另一路经过第二半控开关T2分三路，一路与第四全控开关管S4的常开端连接，第二路与第二耦合电感L2的第四端连接，第三路与第四二极管D4的负极连接。具体的，PV电池的正输出端经过第一直流电容Cdc连接至PV电池的负输入端。一种双BUCK低漏电流单相逆变器的工作方法，包括以下四种：第一全控开关S1、第三全控开关S3和第一半控开关T1导通，第二全控开关S2、第四全控开关S4和第二半控开关T2关断；第一半控开关T1反向截止，电流从PV电池正输出端输出后分两路，一路依次经过第一全控开关S1、第一耦合电感L1第一端、电网Grid、第一耦合电感L1第三端和第三全控开关S3连接至PV电池负输出端，另一路直接经过直流电容Cdc连接至PV电池负输出端；第一全控开关S1、第三全控开关S3、第二全控开关S2、第四全控开关S4和第二半控开关T2关断，第一半控开关T1导通，电流从第一半控开关T1的常开端依次经过第一耦合电感L1的第一端、电网grid、第一耦合电感L1的第四端和第一半控开关T1连接至第一半控开关T1的常开端形成回路；第一全控开关S1、第三全控开关S3和第一半控开关T1关断，第二全控开关S2、第四全控开关S4和第二半控开关T2导通；第二半控开关T2反向截止，电流从PV电池正输出端分两路输出，一路经过第四全控开关S4、第二耦合电感L2的第四端、电网grid、第二耦合电感L2的第一端和第二全控开关S2连接至PV电池负输出端，另一路经过直流电容Cdc连接至PV电池负输出端；第一全控开关S1、第三全控开关S3、第二全控开关S2、第四全控开关S4和第二半控开关T1关断，第一半控开关T2导通，电流从第二半控开关T2的正极依次经过第二耦合电感L2的第一端、电网grid和第二耦合电感L2的第四端连接回第二半控开关T2的负极。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术一种双BUCK低漏电流单相逆变器，PV电池的正输出端分四路，分别经过第一全控开关管S1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四全控开关管S4构成四条支路，第一支路和第三支路分别与第一耦合电感L1连接，第二支路和第四支路分别与第二耦合电感L2连接，第一支路与第三支路之间设置有第一半控开关T1，第二支路与第四支路之间设置有第二半控开关T2，通过在第一全控开关管S1和第四全控开关管S4与电网之间插入电感，避免了第一全控开关管S1和第四全控开关管S4可能对电网造成短路的问题，同时电感续流时桥口电压恒定不变，故高频漏电流为零，并且上述双BUCK电路电感续流回路的开关器件数量减少到一个，损耗更小，效率进一步提高。进一步的第一全控开关管S1与第一耦合电感L1连接，一路经过第一半控开关T1与第三支路连接，为电流的正向流动提供通路和续流回路，通过T1续流的的另一个目的是减小交流侧的共模电压，从而减小漏电流。进一步的，第二二极管D2与第二耦合电感L2连接，一路经过第二半控开关T2与第四支路连接，为电流的负向流动提供通路和续流回路，通过T2续流的的另一个目的是减小交流侧的共模电压，从而减小漏电流。进一步的，电池正负极连接第一直流电容，稳定直流侧母线电压，为开关管动作提动瞬时功率支撑，并用以减小开关管动作时的电压应力。本专利技术还公开了一种双BUCK低漏电流单相逆变器的工作方法，包括四种工作方式，当电网电压正半周时，电流与电压同相，通过S1和S3动作建立电流正向流通通路，直流侧电池板能量流入交流侧电网；当电网电压正半周时，电流与电压同相，在S1和S3关断期间，通过T1动作动作建立电感L1电流正向流通通路，断开交流侧和直流侧的电流通连接，较小了交流侧的共模电压，从而减小漏电流；当电网电压负半周时，电流与电压同相，通过S2和S4动作建立电流负向流通通路，直流侧电池板能量流入交流侧电网；当电网电压负半周时，电流与电压同相，在S2和S4关断期间，通过T2动作动作建立电感L2电流负向流通通路，断开交流侧和直流侧的电流通连接，较小了交流侧的共模电压，从而减小漏电流。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为现有双BUCK拓扑逆变器电路图；图2为本专利技术双BUCK逆变器拓扑电路图；图3为本专利技术四种工作模式拓扑图，其中，(a)为第一种工作模式，(b)为第二种工作模式，(c)为第三种工作模式，(d)为第四种工作模式；图4为本专利技术工作时序图。具体实施方式请参阅图2，本专利技术提供了一种双BUCK低漏电流单相逆变器，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双BUCK低漏电流单相逆变器，其特征在于，包括PV电池，PV电池的正输出端分四路，第一路经过第一全控开关管S1和第一二极管D1连接至PV电池的负输入端形成第一支路；第二路经过第二二极管D2和第二全控开关管S2连接至PV电池的负输入端形成第二支路；第三路经过第三二极管D3和第三全控开关管S3连接至PV电池的负输入端形成第三支路；第四路经过第四全控开关管S4和第四二极管D4连接至PV电池的负输入端形成第四支路；第一支路与第三支路之间设置有第一半控开关T1；第二支路与第四支路之间设置有第二半控开关T2；第一支路和第三支路分别与第一耦合电感L1连接，第二支路和第四支路分别与第二耦合电感L2连接。

【技术特征摘要】
1.一种双BUCK低漏电流单相逆变器，其特征在于，包括PV电池，PV电池的正输出端分四路，第一路经过第一全控开关管S1和第一二极管D1连接至PV电池的负输入端形成第一支路；第二路经过第二二极管D2和第二全控开关管S2连接至PV电池的负输入端形成第二支路；第三路经过第三二极管D3和第三全控开关管S3连接至PV电池的负输入端形成第三支路；第四路经过第四全控开关管S4和第四二极管D4连接至PV电池的负输入端形成第四支路；第一支路与第三支路之间设置有第一半控开关T1；第二支路与第四支路之间设置有第二半控开关T2；第一支路和第三支路分别与第一耦合电感L1连接，第二支路和第四支路分别与第二耦合电感L2连接。2.根据权利要求1所述的一种双BUCK低漏电流单相逆变器，其特征在于，第一支路与第一耦合电感L1的第一端连接，第一耦合电感L1的第二端分两路，一路经过电网Grid与第二耦合电感L2的第三端连接，另一路与第二耦合电感L2的第二端连接，第一耦合电感L1的第三端与第二耦合电感L2的第三端连接，第二支路与第二耦合电感L2的第一端连接，第一耦合电感L1的第四端与第三支路连接，第二耦合电感L2的第四端与第四支路连接。3.根据权利要求1或2所述的一种双BUCK低漏电流单相逆变器，其特征在于，第一支路中的第一全控开关管S1的常开端分两路，一路与第一耦合电感L1的第一端连接，另一路经过第一半控开关T1分三路，一路与第三二极管D3的正极连接，第二路与第一耦合电感L1的第四端连接，第三路与第三全控开关管S3的公共端连接。4.根据权利要求1或2所述的一种双BUCK低漏电流单相逆变器，其特征在于，第二支路中的第二二极管D2的正极分两路，一路与第二耦合电感L2的第一端连接，另一路经过第二半控开关T2分三路，一路与第四全控开关管S4的常开端连接，第二路与第...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟向军，牛化鹏，张海龙，姚为正，
申请(专利权)人：西安许继电力电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61