逆变拓扑电路和逆变器制造技术

本申请提供一种逆变拓扑电路和逆变器，包括：全桥单元，用于将直流输入逆变为交流输出，所述全桥单元包括并联的第一桥臂和第二桥臂；滤波单元，与所述全桥单元的交流侧连接，用于对所述交流输出进行滤波，所述滤波单元包括第一电感和第二电感；极性切换单元，用于所述逆变拓扑电路的控制方式切换，所述极性切换单元包括至少两个电性连接的两个开关管；当采用双极性控制方式时，所述极性切换单元断开，所述全桥单元进行逆变，交流输出电流流经所述第一电感和所述第二电感；当采用单极性控制方式时，所述极性切换单元至少部分导通，交流输出电流流经所述第一电感和至少部分的所述极性切换单元，所述第二电感不工作。所述第二电感不工作。所述第二电感不工作。

【技术实现步骤摘要】
逆变拓扑电路和逆变器


[0001]本专利技术涉及电力电子
，特别是一种逆变拓扑电路和逆变器。

技术介绍

[0002]由于全球变暖，环境污染严重，太阳能、风能等环保、可再生新能源的开发和利用越来越受到人们的重视。光伏并网逆变器能够将太阳能板产生的直流电转换为与市电同频同相的交流电并送入电网，是光伏发电系统与电网之间连接的重要设备之一。电网的负荷存在感性和容性负荷，因此需要光伏并网逆变器能够输出无功以实现无功输出。
[0003]现有的并网逆变器一般采用双极性控制方式或简单的单极性控制方式，在采用单极性控制方式进行无功输出时，在电网电压过零点附近时，开关管存在过零点死区不能工作、并网电流波形产生畸变、增大高频谐波含量等问题。而采用双极性的控制方式，虽然解决了过零畸变的问题且电感体积也更小，但由于开关频率的提高，开关损耗比单极性控制方式大。

技术实现思路

[0004]针对以上缺陷，本专利技术提出了一种逆变拓扑电路和逆变器，通过控制逆变器的控制方式的切换，降低逆变器的开关损耗和电感损耗，提高逆变器的工作效率和输出无功功率时的电能质量。
[0005]本申请提供一种逆变拓扑电路，所述逆变拓扑电路包括：全桥单元，用于将直流输入逆变为交流输出，所述全桥单元包括并联的第一桥臂和第二桥臂，所述第一桥臂包括串联的第一开关管和第二开关管，所述第一开关管和第二开关管之间的中间节点作为所述全桥单元的交流侧的第一端，所述第二桥臂包括串联的第三开关管和第四开关管，所述第三开关管和第四开关管之间的中间节点作为所述全桥单元的交流侧的第二端；滤波单元，与所述全桥单元的交流侧连接，用于对所述交流输出进行滤波，所述滤波单元包括第一电感和第二电感，所述第一电感的一端与所述全桥单元的交流侧的第一端连接，所述第二电感的一端与所述全桥单元的交流侧的第二端连接；极性切换单元，用于所述逆变拓扑电路的控制方式切换，所述极性切换单元包括至少两个电性连接的两个开关管；当采用双极性控制方式时，所述极性切换单元断开，所述全桥单元进行逆变，交流输出电流流经所述第一电感和所述第二电感；当采用单极性控制方式时，所述极性切换单元至少部分导通，交流输出电流流经所述第一电感和至少部分的所述极性切换单元，所述第二电感不工作。
[0006]进一步的，所述第二电感的体积和线圈直径小于所述第一电感。
[0007]进一步的，所述滤波单元还包括第一电容，所述第一电容的第一端与所述第一电感的另一端连接，所述第一电容的第二端与所述第二电感的另一端连接。
[0008]进一步的，所述至少两个电性连接的两个开关管包括串联的第五开关管和第六开关管，所述第五开关管和第六开关管构成与所述全桥单元并联的第三桥臂，所述第五开关管和第六开关管之间的中间节点与所述第一电容的第二端连接；当采用双极性控制方式时，所述第五开关管和所述第六开关管断开；当采用单极性控制方式时，所述第二桥臂断开，所述第五开关管和所述第六开关管中至少一个导通，所述第一桥臂配合所述第三桥臂进行逆变。
[0009]进一步的，所述全桥单元的交流侧与电网连接，当采用单极性控制方式且电网电压大于0时，第六开关管导通，当采用单极性控制方式且电网电压小于0时，第五开关管导通。
[0010]进一步的，所述至少两个电性连接的两个开关管包括反向串联的第五开关管和第六开关管，所述第六开关管的一端与所述第一电容的第二端连接，所述第六开关管的另一端与所述第五开关管的一端连接，所述第五开关管的另一端与所述全桥单元的交流侧的第二端连接；当采用双极性控制方式时，所述第五开关管和所述第六开关管断开；当采用单极性控制方式时，所述第五开关管和所述第六开关管导通。
[0011]进一步的，所述第五开关管的源极和第六开关管的源极连接，第五开关管的漏极与所述全桥单元的交流侧的第二端连接，第六开关管的漏极与所述第一电容的第二端连接，所述第五开关管和所述第六开关管采用相同的对地的驱动信号。
[0012]进一步的，所述第五开关管和所述第六开关管的导通电阻低于第一至第四开关管的导通电阻。
[0013]本申请还提供一种逆变器，包括如上所述的逆变拓扑电路，以及，控制装置，所述控制装置用于对所述逆变拓扑电路进行控制，切换所述逆变器的控制方式。
[0014]进一步的，所述逆变器为并网逆变器，所述控制装置检测电网电压，在一个电网电压周期，当所述电网电压的绝对值大于预设值时，所述控制装置采用单极性控制方式控制所述逆变拓扑电路工作，当所述电网电压的绝对值小于预设值时，所述控制装置采用双极性控制方式控制所述逆变拓扑电路工作。
[0015]本申请提供的逆变拓扑电路和逆变器，通过汲取单双极性两种控制方式切换和配合的优势，降低了开关损耗和电感损耗、提高了工作效率和输出无功功率时电能质量。
[0016]进一步的，当逆变拓扑电路工作在单极性控制方式时，在每个电网电压周期的正半周期和负半周期，只有一个电感工作，电网电流流经同一个电感，另一个电感上无电流通过，因此另一个电感仅需按工作在双极性控制方式时的工作范围设计，电感体积和线圈直径都更小。第五开关管和第六开关管只工作在单极性区域，工频开关动作，可以选择导通电阻更低，开关速度更低，价格更低的开关管。有利于降低损耗，提高效率，同时节省成本。
附图说明
[0017]图1为本申请第一实施方式提供的逆变拓扑电路的示意图；图2为本申请第一实施方式提供的逆变拓扑电路在第一工作状态的示意图；图3为本申请第一实施方式提供的逆变拓扑电路在第二工作状态的示意图；图4为本申请第一实施方式提供的逆变拓扑电路在第三工作状态的示意图；
图5为本申请第一实施方式提供的逆变拓扑电路在第四工作状态的示意图；图6为本申请第一实施方式提供的逆变拓扑电路在第五工作状态的示意图；图7为本申请第一实施方式提供的逆变拓扑电路在第六工作状态的示意图；图8为本申请提供的逆变拓扑电路的控制方法的流程图；图9为本申请第二实施方式提供的逆变拓扑电路的示意图；图10为本申请提供的逆变器的示意图。
具体实施方式
[0018]以下将结合附图所示的具体实施方式对本专利技术进行详细描述，但这些实施方式并不限制本专利技术，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本专利技术的保护范围内。
[0019]现有的并网逆变器一般采用双极性控制方式或简单的单极性控制方式。
[0020]单极性控制方式是指逆变器桥臂中点在一个开关周期内输出电压只有两种电平（正和零，或者，负和零）。双极性控制方式是指逆变器桥臂中点在一个开关周期内输出电压有正负两种电平。
[0021]在采用单极性控制方式进行无功输出时，在电网电压过零点附近时，由于电网电压过低导致逆变器侧电感电流下降阶段施加在逆变器侧电感两端的反向电压过小，导致逆变器侧电感电流下降速率缓慢，此时，开关管的开关频率趋向于零，即开关周期趋于无穷大，不仅在实际控制中无法实现，还会因为开关频率过低从而导致电网电压过零点处电流出现震荡，并网电流波形出现畸变。在单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种逆变拓扑电路，其特征在于，所述逆变拓扑电路包括：全桥单元，用于将直流输入逆变为交流输出，所述全桥单元包括并联的第一桥臂和第二桥臂，所述第一桥臂包括串联的第一开关管和第二开关管，所述第一开关管和第二开关管之间的中间节点作为所述全桥单元的交流侧的第一端，所述第二桥臂包括串联的第三开关管和第四开关管，所述第三开关管和第四开关管之间的中间节点作为所述全桥单元的交流侧的第二端；滤波单元，与所述全桥单元的交流侧连接，用于对所述交流输出进行滤波，所述滤波单元包括第一电感和第二电感，所述第一电感的一端与所述全桥单元的交流侧的第一端连接，所述第二电感的一端与所述全桥单元的交流侧的第二端连接；极性切换单元，用于所述逆变拓扑电路的控制方式切换，所述极性切换单元包括至少两个电性连接的两个开关管；当采用双极性控制方式时，所述极性切换单元断开，所述全桥单元进行逆变，交流输出电流流经所述第一电感和所述第二电感；当采用单极性控制方式时，所述极性切换单元至少部分导通，交流输出电流流经所述第一电感和至少部分的所述极性切换单元，所述第二电感不工作。2.根据权利要求1所述的逆变拓扑电路，其特征在于，所述第二电感的体积和线圈直径小于所述第一电感。3.根据权利要求1所述的逆变拓扑电路，其特征在于，所述滤波单元还包括第一电容，所述第一电容的第一端与所述第一电感的另一端连接，所述第一电容的第二端与所述第二电感的另一端连接。4.根据权利要求3所述的逆变拓扑电路，其特征在于，所述至少两个电性连接的两个开关管包括串联的第五开关管和第六开关管，所述第五开关管和第六开关管构成与所述全桥单元并联的第三桥臂，所述第五开关管和第六开关管之间的中间节点与所述第一电容的第二端连接；当采用双极性控制方式时，所述第五开关管和所述第六开关管断开；当采用单极性控制方式时，所述第二桥臂断开，所述第五...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨波，李威辰，荣强，
申请(专利权)人：杭州禾迈电力电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：