一种低漏电流并网逆变电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种低漏电流并网逆变电路。本实用新型专利技术在单相全桥拓扑的基础上增添了两个开关管和由四个二极管组成的全桥。两个开关管的一端和单相全桥逆变电路的直流电压侧中点连接，另一端和二极管组成的全桥连接，二极管组成的全桥的另一端通过两个并网接口电感与单相供电电网电气连接。因此在逆变过程的续流阶段的共模电压和在功率输出阶段的共模电压的是保持恒定的，即相对大地来说是个恒压电源，由于恒压对于电容不会产生电流进而抑制了共模电流，即降低了漏电流。

【技术实现步骤摘要】
一种低漏电流并网逆变电路
本技术涉及电气工程领域，具体涉及一种电力电子设备在电气工程中的应用，是一种低漏电流并网逆变电路。
技术介绍
逆变器是一种将直流电能转换成交流电能的装置。通过对逆变器中开关管的控制可以实现直流电源转换成民用交流220V电源，也可以转换成频率不同的交流电源用以控制电机转速等。随着新能源技术发展地不断成熟，将太阳能等产生的电能并入大型供电网络成为一种提高供电可靠性的方法。实现电能并网的主要的设备就是逆变器。逆变器在电能变换的过程需要大功率开关管的高频的通断来实现，而功率器件的高频开关会产生高频共模电压，众所周知，光伏发电多是由大批量的光伏板串并联组成的光伏阵列，存在较大的对地寄生电容，从而在高频共模电压的作用下产生了共模电流即漏电流。高频漏电流使光伏发电系统的传导和辐射干扰变得严重，增加了并网电流的谐波和系统损耗，严重时还会导致人身安全受到威胁。抑制光伏发电系统中的漏电流是解决非隔离型光伏逆变器并网技术的关键问题之一。抑制漏电流的最常见方法是改变逆变器的逆变电路的拓扑结构，构造新的续流回路。在逆变器开关周期的续流阶段使光伏电池的输出端和电网侧解耦，防止共模回路的形成，其中最具代表性的拓扑结构是H5、H6、和Heric拓扑结构。这些拓扑结构都是通过增加开关器件的数量来改变续流回路的传输路径，进而达到抑制漏电流的目的。H5拓扑是通过在H4桥上增加一个开关管，其缺点是在并网阶段电流必须流过增加的开关管，导致开关管的导通损耗增加，但H5桥相比其他拓扑结构增加的开关数量最少，控制方式简单，成本较低。H6桥拓扑结构的研究和改进较多，通过增加两个开关管，形成续流回路，使光伏电池板与电网间保持脱离。H6拓扑结构形式多变，但需要对开关管的开通顺序进行优化，以达到效率最优，进一步提高效率则受到MOSFET和IGBT的性能限制。申请号为201610246182.X的一种单相非隔离型光伏并网逆变器及其控制方法就是一种H6拓扑结构的逆变电路。因此设计一种降低漏电流的拓扑结构应用在逆变器中成为一种迫切地要求。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：提供了一种低漏电流并网逆变电路，具有有效抑制漏电流的功能。本技术要解决的技术问题的技术方案是：一种低漏电流并网逆变电路，包括直流电源、第一、二分压电容，第一、二、三、四、五、六开关管，第一、二、三、四二极管，第一、二并网电感、第一、二、三、四、五、六续流二极管以及控制器。所述第一、二分压电容串联后并接在直流电源的正负极上。所述第一、三开关管的集电极并接后与直流电源的正极电气连接，第二、四开关管的发射极并接后与直流电源的负极电气连接，第一开关管的发射极和第二开关管的集电极电气连接，第三开关管的发射极和第四开关管的集电极电气连接。第一开关管的发射极和单相供电电网的火线之间串联有第一并网电感，第三开关管的发射极和单相供电电网的零线之间串联有第二并网电感。所述第一、三二极管的负极并接后和第五开关管的集电极电气连接，第五开关管的发射极和第一、二分压电容的连接点电气连接。所述第二、四二极管的正极并接后和第六开关管的发射极电气连接，第六开关管的集电极和第一、二分压电容的连接点电气连接。第一二极管的正极和第二二极管的负极连接后和第一开关管的发射极电气连接，第三二极管的正极和第四二极管的负极连接后和第三开关管的发射极电气连接。第一、二、三、四、五、六续流二极管分别和第一、二、三、四、五、六开关管极性相反并接。所述第一、二、三、四、五、六开关管的门极和控制器电气连接，用以控制开关管的导通和关断。更好的，所述直流电源为太阳能电池板阵列。更好的，所述控制器采用单片机作为微控制芯片。更好的，所述第一、二、三、四、五、六开关管采用IGBT模块。本技术的有益效果在于：1、该技术在单相全桥逆变电路的基础上增加两个开关管和一个由二极管组成的全桥，具有电路结构简单、成本低的有益效果；2、该技术在输出功率为零的续流阶段桥臂中点的电压始终保持在直流电源输出电压的一半，使共模电压趋于常数，因此具有大大降低漏电流的有益效果；3、该技术具有开关管控制方法简单的有益效果。附图说明图1是本技术的电路结构图，图2是本技术在实际运行过程中产生的对地寄生电容的等效电路图，图3是现有技术中一种非隔离型单相全桥并网逆变电路结构，图4是现有技术中一种非隔离型单相全桥并网逆变电路结构的简化的共模模型电路，图5是本技术驱动控制信号的时序图，图6(a)是本技术工作状态1的电流流向图，图6(b)是本技术工作状态2的电流流向图，图6(c)是本技术工作状态3的电流流向图，图6(d)是本技术工作状态4的电流流向图。具体实施方式为使本技术的技术方案和有益效果更加清楚，下面对本技术的实施方式做进一步的详细解释。如图1所示，一种低漏电流并网逆变电路，包括直流电源以及由二极管、开关管、电容、电感组成的主回路和控制开关管导通和关断的控制器。本技术是在单相全桥逆变电路的基础上改进的，因此电路的主体结构较为简单。为了保持电压的稳定，在直流电源的两端并联了串联在一起的第一、二分压电容C1、C2，更好的，此处的直流电源为光伏发电发出的直流电。第一开关管S1的集电极和直流电源的正极电气连接，第一开关管S1发射极和第二开关管S2的集电极电气连接，第二开关管S2的发射极和直流电源的负极电气连接。第三开关管S3的集电极和直流电源的正极电气连接，第三开关管S3发射极和第四开关管S4的集电极电气连接，第四开关管S4的发射极和直流电源的负极电气连接。第一开关管S1的发射极和单相供电电网的火线之间串联有第一并网电感L1，第三开关管S3的发射极和单相供电电网的零线之间串联有第二并网电感L2。第一、三二极管D1、D3的阴极并接后与第五开关管S5的集电极电气连接，第五开关管S5的发射极和第一、二分压电容C1、C2的连接点电气连接。第二、四二极管D2、D4的阳极并接后与第六开关管S6的发射极电气连接，第六开关管S6的集电极和第一、二分压电容C1、C2的连接点电气连接。第一二极管D1的阳极、第二二极管D2的阴极与第一开关管S1的发射极电气连接。第三二极管D3阳极、第四二极管D4的阴极与第三开关管S3的发射极电气连接。由于该逆变电路是在单相全桥逆变电路的基础上进行的改进,因此保留了原有的续流二极管，即每一个开关管并接一个二极管，其中二极管的正极和开关管的发射极连接，二极管的负极和开关管的集电极连接。因此该电路中还设有第一、二、三、四、五、六续流二极管DX1、DX2、DX3、DX4、DX5、DX6分别用以与第一、二、三、四、五、六开关管S1、S2、S3、S4、S5、S6并接。在光伏电站并网的实际运行过程中，存在对地寄生电容Cpv和接地电感Lg，其等效电路如图2所示，在等效电路中对地寄生电容Cpv和接地电感Lg串联在直流电源的负极和大地之间，并定义对地寄生电容Cpv的与直流电源的负极的连接点为n点。单相供电电网的零线端和大地电气连接。其中对地寄生电容Cpv和接地电感Lg是由于运行过程中逆变电路在n点的电压的变化相对大地产生的感应电容和感应电感。为了实现对六个开关管的导通和关断的控制，开关管的门极和控制器电气连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低漏电流并网逆变电路，其特征在于：包括直流电源、第一、二分压电容(C1、C2)，第一、二、三、四、五、六开关管(S1、S2、S3、S4、S5、S6)，第一、二、三、四二极管(D1,D2、D3、D4)，第一、二并网电感(L1、L2)、第一、二、三、四、五、六续流二极管(DX1、DX2、DX3、DX4、DX5、DX6)以及控制器，所述第一、二分压电容(C1、C2)串联后并接在直流电源的正负极上，所述第一、三开关管(S1、S3)的集电极并接后与直流电源的正极电气连接，第二、四开关管(S2、S4)的发射极并接后与直流电源的负极电气连接，第一开关管(S1)的发射极和第二开关管(S2)的集电极电气连接，第三开关管(S3)的发射极和第四开关管(S4)的集电极电气连接，第一开关管(S1)的发射极和单相供电电网的火线之间串联有第一并网电感(L1)，第三开关管(S3)的发射极和单相供电电网的零线之间串联有第二并网电感(L2)，所述第一、三二极管(D1、D3)的负极并接后和第五开关管(S5)的集电极电气连接，第五开关管(S5)的发射极和第一、二分压电容(C1、C2)的连接点电气连接，所述第二、四二极管(D2、D4)的正极并接后和第六开关管(S6)的发射极电气连接，第六开关管(S6)的集电极和第一、二分压电容(C1、C2)的连接点电气连接，第一二极管(D1)的正极和第二二极管(D2)的负极连接后和第一开关管(S1)的发射极电气连接，第三二极管(D3)的正极和第四二极管(D4)的负极连接后和第三开关管(S3)的发射极电气连接，第一、二、三、四、五、六续流二极管(DX1、DX2、DX3、DX4、DX5、DX6)分别和第一、二、三、四、五、六开关管(S1、S2、S3、S4、S5、S6)极性相反并接，所述第一、二、三、四、五、六开关管(S1、S2、S3、S4、S5、S6)的门极和控制器电气连接，用以控制开关管的导通和关断。...

【技术特征摘要】
1.一种低漏电流并网逆变电路，其特征在于：包括直流电源、第一、二分压电容(C1、C2)，第一、二、三、四、五、六开关管(S1、S2、S3、S4、S5、S6)，第一、二、三、四二极管(D1,D2、D3、D4)，第一、二并网电感(L1、L2)、第一、二、三、四、五、六续流二极管(DX1、DX2、DX3、DX4、DX5、DX6)以及控制器，所述第一、二分压电容(C1、C2)串联后并接在直流电源的正负极上，所述第一、三开关管(S1、S3)的集电极并接后与直流电源的正极电气连接，第二、四开关管(S2、S4)的发射极并接后与直流电源的负极电气连接，第一开关管(S1)的发射极和第二开关管(S2)的集电极电气连接，第三开关管(S3)的发射极和第四开关管(S4)的集电极电气连接，第一开关管(S1)的发射极和单相供电电网的火线之间串联有第一并网电感(L1)，第三开关管(S3)的发射极和单相供电电网的零线之间串联有第二并网电感(L2)，所述第一、三二极管(D1、D3)的负极并接后和第五开关管(S5)的集电极电气连接，第五开关管(S5)的发射极和第一、二分压电容(C1、C2)的连接点电气连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：边敦新，逯明，张潇，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：新型
国别省市：山东,37