一种光伏并网逆变器及其调制方法技术

本发明专利技术提供了一种光伏并网逆变器及其调制方法，所述光伏并网逆变器包括开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6和控制信号生成模块，开关管Q1的源极分别与开关管Q2的漏极和交流侧的一端相连，开关管Q2的源极分别与开关管Q4的源极和开关管Q6的漏极相连，开关管Q4的漏极分别与开关管Q3的源极和所述交流侧的另一端相连，开关管Q3的漏极分别与开关管Q1的漏极和开关管Q5的源极相连，开关管Q5的漏极与直流侧的正极端相连，开关管Q6的源极与所述直流侧的负极端相连；所述控制信号生成模块分别与开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的栅极相连接。采用本发明专利技术的光伏并网逆变器及其调制方法，可抑制光伏并网逆变器工作时产生的漏电流。

A Photovoltaic Grid-connected Inverter and Its Modulation Method

【技术实现步骤摘要】
一种光伏并网逆变器及其调制方法
本专利技术涉及光伏并网逆变器领域，尤其涉及一种单相光伏并网逆变器及其调制方法。
技术介绍
以太阳能作为输入的分布式发电系统中，并网逆变器具有把直流电转换成符合市电要求的交流电并接入电网的功能。传统并网系统中常采用输出变压器的隔离非隔离型并网逆变器，在电网和直流侧之间产生电气隔离，保证人身安全，同时也可以提供电压匹配和并网电流直流分量抑制，但工频变压器增加了体积、重量和成本，而高频变压器又使控制复杂化，降低了效率。非隔离型并网逆变器以其效率高、体积小、成本低的优势，在中小功率发电领域已成为并网逆变器应用的主流。但是，非隔离型并网逆变器因为没有变压器，也就没有变压器的电气隔离功能，从而带来新的问题，即漏电流问题。漏电流本质为共模电流，其产生原因是直流电源和大地之间存在寄生电容，形成由寄生电容、直流电源和交流滤波器以及电网阻抗形成共模电流回路。共模电压的变化会在寄生电容上产生较大的共模电流。因为对地漏电流即共模电流的存在，会降低系统效率，损害输出电能质量，增大系统电磁干扰，对人身造成威胁，形成安全隐患。而且，对地漏电流太大还会造成交流滤波器的饱和，降低滤波效果，同时也可能造成并网逆变器的损坏。因此，对型即无变压器非隔离型并网逆变器，德国VDE-0126-1-1中规定其对地漏电流峰值应小于300mA。若超过此规定范围，漏电流监控单元应在0.3s内将并网逆变器与电网脱离。为抵制非隔离型并网逆变器的漏电流，应尽量使共模电压变化比较小。如若能保证共模电压为一定值，则能够基本上消除共模电流，即功率器件采用PWM控制使得逆变器输出两端分别对直流电源负极端的电压之和为常量。因此，控制共模电压为一定值，对于不同的非隔离型并网逆变器，是急需解决的技术问题。
技术实现思路
针对现有技术中的非隔离型并网逆变器存在漏电流的技术问题，本专利技术提供了一种光伏并网逆变器及其调制方法，通过控制光伏并网逆变器中各个开关管的状态，将共模电压维持在一定值，从而消除漏电流。在本专利技术实施例中，提供了一种光伏并网逆变器，其包括开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6和控制信号生成模块，开关管Q1的源极分别与开关管Q2的漏极和交流侧的一端相连，开关管Q2的源极分别与开关管Q4的源极和开关管Q6的漏极相连，开关管Q4的漏极分别与开关管Q3的源极和所述交流侧的另一端相连，开关管Q3的漏极分别与开关管Q1的漏极和开关管Q5的源极相连，开关管Q5的漏极与直流侧的正极端相连，开关管Q6的源极与所述直流侧的负极端相连；所述控制信号生成模块分别与开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的栅极相连接，所述控制信号生成模块用于根据三角载波和单极性参考正弦波的比较关系输出用于控制开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的控制信号，从而使得所述光伏并网逆变器将直流侧的直流电压转换为正弦交流并网电压，其中，在所述正弦交流并网电压的正半周期，开关管Q1的控制信号为高电平，开关管Q2的控制信号为低电平，开关管Q3的控制信号为根据三角载波和单极性参考正弦波的比较关系得到的方波脉冲信号，开关管Q4的控制信号为与开关管Q3的控制信号进行逻辑非运算得到的方波脉冲信号，开关管Q5的控制信号为与开关管Q3的控制信号进行逻辑非运算得到的方波脉冲信号，开关管Q6的控制信号为高电平；在所述正弦交流并网电压的负半周期，开关管Q1的控制信号为低电平，开关管Q2的控制信号为高电平，开关管Q3的控制信号为根据三角载波和单极性参考正弦波的比较关系得到的方波脉冲信号，开关管Q4的控制信号为与开关管Q3的控制信号进行逻辑非运算得到的方波脉冲信号，开关管Q5的控制信号为高电平，开关管Q6的控制信号为与开关管Q3的控制信号相同的方波脉冲信号。在本专利技术实施例中，在所述在所述正弦交流并网电压的正半周期，所述光伏并网逆变器具有三种状态：第一状态:开关管Q1、Q4、Q5、Q6开通，开关管Q3、Q2关断；第二状态：有功续流阶段，开关管Q1、Q3、Q6开通，开关管Q5、Q4、Q2关断，所述光伏并网逆变器通过开关管Q3的体二极管及开关管Q1续流；第三状态：无功续流阶段，开关管Q1、Q3、Q6开通，开关管Q5、Q4、Q2关断，所述光伏并网逆变器通过开关管Q1的体二极管及开关管Q3续流。在本专利技术实施例中，在所述在所述正弦交流并网电压的负半周期，所述光伏并网逆变器具有三种状态：第四状态：开关管Q2、Q3、Q5、Q6开通，开关管Q1、Q4关断；第五状态：有功续流阶段，开关管Q2、Q4、Q5开通，开关管Q6、Q1、Q3关断，所述光伏并网逆变器通过开关管Q4的体二极管及开关管Q2续流；第六状态：无功续流阶段，开关管Q2、Q4、Q5开通，开关管Q6、Q1、Q3关断，所述光伏并网逆变器通过开关管通过Q2的体二极管及开关管Q4续流。在本专利技术实施例中，在所述正弦交流并网电压的正半周期，所述光伏并网逆变器的第一状态、第二状态及第三状态依次循环出现；在所述正弦交流并网电压的负半周期，所述光伏并网逆变器的第四状态、第五状态及第六状态依次循环出现。在本专利技术实施例中，开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6采用自带体二极管的MOS管或IGBT元件。在本专利技术实施例中，还提供了一种上述光伏并网逆变器的调制方法，其包括：在所述正弦交流并网电压的正半周期，开关管Q1的控制信号为高电平，开关管Q2的控制信号为低电平，开关管Q3的控制信号为根据三角载波和单极性参考正弦波的比较关系得到的方波脉冲信号，开关管Q4的控制信号为与开关管Q3的控制信号进行逻辑非运算得到的方波脉冲信号，开关管Q5的控制信号为与开关管Q3的控制信号进行逻辑非运算得到的方波脉冲信号，开关管Q6的控制信号为高电平；在所述正弦交流并网电压的负半周期，开关管Q1的控制信号为低电平，开关管Q2的控制信号为高电平，开关管Q3的控制信号为根据三角载波和单极性参考正弦波的比较关系得到的方波脉冲信号，开关管Q4的控制信号为与开关管Q3的控制信号进行逻辑非运算得到的方波脉冲信号，开关管Q5的控制信号为高电平，开关管Q6的控制信号为与开关管Q3的控制信号相同的方波脉冲信号。与现有技术相比较，本专利技术的光伏并网逆变器及其调制方法，通过控制光伏并网逆变器中各个开关管的状态，将共模电压维持在一定值，从而消除漏电流；另外，在一个正弦波电压周期内，开关管Q1、Q2的控制信号只需切换一次，有效的降低了开关管的切换频率，从而降低了并网电压的谐波失真。附图说明图1是本专利技术实施例提供的光伏并网逆变器的电路图。图2是本专利技术实施例提供的光伏并网逆变器的调制方法的时序图。图3-图8是实施例提供的光伏并网逆变器的各个调制状态的电路示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术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专利技术，并不用于限定本专利技术。请参考图1，在本专利技术实施例中，提供了一种光伏并网逆变器，其包括开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6和控制信号生成模块(图未示)，开关管Q1的源极分别与开关管Q2的漏极和交流侧的一端相连，开关管Q2的源极分别与开关管Q4的源极和开关管Q6的漏极相连，开关管Q4的漏极分别与开关管Q3的源极和所述交流侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏并网逆变器，其特征在于，包括开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6和控制信号生成模块，开关管Q1的源极分别与开关管Q2的漏极和交流侧的一端相连，开关管Q2的源极分别与开关管Q4的源极和开关管Q6的漏极相连，开关管Q4的漏极分别与开关管Q3的源极和所述交流侧的另一端相连，开关管Q3的漏极分别与开关管Q1的漏极和开关管Q5的源极相连，开关管Q5的漏极与直流侧的正极端相连，开关管Q6的源极与所述直流侧的负极端相连；所述控制信号生成模块分别与开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的栅极相连接，所述控制信号生成模块用于根据三角载波和单极性参考正弦波的比较关系输出用于控制开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的控制信号，从而使得所述光伏并网逆变器将直流侧的直流电压转换为正弦交流并网电压，其中，在所述正弦交流并网电压的正半周期，开关管Q1的控制信号为高电平，开关管Q2的控制信号为低电平，开关管Q3的控制信号为根据三角载波和单极性参考正弦波的比较关系得到的方波脉冲信号，开关管Q4的控制信号为与开关管Q3的控制信号进行逻辑非运算得到的方波脉冲信号，开关管Q5的控制信号为与开关管Q3的控制信号进行逻辑非运算得到的方波脉冲信号，开关管Q6的控制信号为高电平；在所述正弦交流并网电压的负半周期，开关管Q1的控制信号为低电平，开关管Q2的控制信号为高电平，开关管Q3的控制信号为根据三角载波和单极性参考正弦波的比较关系得到的方波脉冲信号，开关管Q4的控制信号为与开关管Q3的控制信号进行逻辑非运算得到的方波脉冲信号，开关管Q5的控制信号为高电平，开关管Q6的控制信号为与开关管Q3的控制信号相同的方波脉冲信号。...

【技术特征摘要】
1.一种光伏并网逆变器，其特征在于，包括开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6和控制信号生成模块，开关管Q1的源极分别与开关管Q2的漏极和交流侧的一端相连，开关管Q2的源极分别与开关管Q4的源极和开关管Q6的漏极相连，开关管Q4的漏极分别与开关管Q3的源极和所述交流侧的另一端相连，开关管Q3的漏极分别与开关管Q1的漏极和开关管Q5的源极相连，开关管Q5的漏极与直流侧的正极端相连，开关管Q6的源极与所述直流侧的负极端相连；所述控制信号生成模块分别与开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的栅极相连接，所述控制信号生成模块用于根据三角载波和单极性参考正弦波的比较关系输出用于控制开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的控制信号，从而使得所述光伏并网逆变器将直流侧的直流电压转换为正弦交流并网电压，其中，在所述正弦交流并网电压的正半周期，开关管Q1的控制信号为高电平，开关管Q2的控制信号为低电平，开关管Q3的控制信号为根据三角载波和单极性参考正弦波的比较关系得到的方波脉冲信号，开关管Q4的控制信号为与开关管Q3的控制信号进行逻辑非运算得到的方波脉冲信号，开关管Q5的控制信号为与开关管Q3的控制信号进行逻辑非运算得到的方波脉冲信号，开关管Q6的控制信号为高电平；在所述正弦交流并网电压的负半周期，开关管Q1的控制信号为低电平，开关管Q2的控制信号为高电平，开关管Q3的控制信号为根据三角载波和单极性参考正弦波的比较关系得到的方波脉冲信号，开关管Q4的控制信号为与开关管Q3的控制信号进行逻辑非运算得到的方波脉冲信号，开关管Q5的控制信号为高电平，开关管Q6的控制信号为与开关管Q3的控制信号相同的方波脉冲信号。2.如权利要求1所述的光伏并网逆变器，其特征在于，在所述在所述正弦交流并网电压的正半周期，所述光伏并网逆变器具有三种状态：第一状态:开关管Q1、Q4、Q5、Q6开通，开关管Q3、Q2关断；第二状态：有功续流阶段，开关管Q1、Q3、Q6开通，开关管Q5、Q4、Q2关断，所述光伏并网逆变器通过开关管Q3的体二极管及开关管Q1续流；第三状态：无功续流阶段，开关管Q1、Q3、Q6开通，开关管Q5、Q4、Q2关断，所述光伏并网逆变器通过开关管Q1的体二极管及开关管Q3续流。3.如权利要求2所述的光伏并网逆变器的调制方法，其特征在于，在所述在所述正弦交流并网电压的负半周期，所述光伏并网逆变器具有三种状态：第四状态：开关管Q2、Q3、Q5、Q6开通，开关管Q1、Q4关断；第五状态：有功续流阶段，开关管Q2、Q4、Q5开通，开关管Q6、Q1、Q3关断，所述光伏并网逆变器通过开关管Q4的体二极管及开关管Q2续流；第六状态：无功续流阶段，开关管Q2、Q4、Q5开通，开关管Q6、Q1、Q3关断，所述光伏并网逆变器通过开关管通过Q2的体二极管及开关管Q4续流...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊新，周党生，邹建龙，曾建友，
申请(专利权)人：深圳市禾望科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44