【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新能源光伏发电，尤其涉及一种单相辅助谐振极软开关逆变器及其调制策略。
技术介绍
1、随着能源危机及环境污染问题的日益严重，光伏等新能源发电已经成为了全球关注的焦点。逆变器作为光伏发电系统的重要组成部分，其高效运行对新能源的高效利用起着至关重要的作用。
2、随着电力电子技术的发展，逆变器朝着高效化及高功率密度化方向发展。开关频率的提高有助于减小无源器件体积从而提升逆变器功率密度。然而提高开关频率将增加系统损耗及恶化电磁干扰。软开关技术的应用有助于减小开关损耗进而提升功率密度。此外，软开关的实现降低了系统的电磁干扰。基于上述优点，软开关技术十分适合于光伏逆变器中。
3、学术文献"an improved single-phase full-bridge zvs inverter withasubtractive coupled magnetics."journal of electrical engineering andtechnology,2017,12(5):1835-1841.提出了一种基于电感耦合的辅助谐振极逆变器，然而辅助电路除两个开关管外，还需要两个额外的二极管，增加了系统成本。
4、学术文献“naturally adaptive,low-loss,zero-voltage-transition circuitfor high-frequency full-bridge inverters with hybrid pwm”，ieee transactionson powe
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种单相辅助谐振极软开关逆变器及其调制策略，该逆变器仅需少量元件即可解决逆变器开关损耗高的问题，从而提高逆变器的转换效率。
2、为了实现本专利技术的第一个目的，提供了一种单相辅助谐振极软开关逆变器，所述单相辅助谐振极软开关逆变器的拓扑包括输入电源，辅助半桥电路，谐振电感，h桥逆变电路以及交流滤波电路。
3、所述辅助半桥电路包括第一上桥臂开关管和第一下桥臂开关管，所述第一上桥臂开关管的源极与输入电源的正极相连，所述第一下桥臂开关管的漏极与输入电源的负极相连，所述第一上桥臂开关管与所述第一下桥臂开关管之间的桥臂中点与谐振电感的第一端口连接。
4、所述h桥逆变电路包括第一半桥电路和第二半桥电路，所述第一半桥电路包括第二上桥臂开关管和第二下桥臂开关管，所述第二上桥臂开关管的源极与输入电源的正极相连，所述第二下桥臂开关管的漏极与输入电源的负极相连，所述第二上桥臂开关管与所述第二下桥臂开关管之间的桥臂中点与谐振电感的第二端口连接，所述第二半桥电路包括第三上桥臂开关管和第三下桥臂开关管，所述第三上桥臂开关管的源极与输入电源的正极相连，第三下桥臂开关管的漏极与输入电源的负极相连。
5、所述交流滤波电路用于将h桥逆变电路接入电网中。
6、本专利技术通过设置辅助半桥电路与h桥逆变电路对电能进行变换，其中辅助电路仅需两个开关管和一个谐振电感即可实现逆变器软开关功能，相较于现有的辅助电路，结构简单，所需元件少，从而减小了系统成本。
7、具体的，所述交流滤波电路包括用于接入电网的第一电感和第二电感；所述第一电感的输入端与所述第一半桥电路中点连接，其输出端与电网的正极连接；所述第二电感的输入端与所述第二半桥电路中点连接，其输出端与电网的负极连接。
8、具体的，所述辅助半桥电路和h桥逆变电路中每个开关管均含有反并联二极管及结电容。
9、为了实现本专利技术的第二个专利技术目的，提供了一种用于单相辅助谐振极软开关逆变器的调制策略，用于实现辅助电路中各开关管的零电流开通和h桥电路中各开关管的零电压开通，所述调制策略采用单极性正弦脉宽调制方法对h桥逆变电路中各开关管进行调制。
10、具体的，所述单极性正弦脉宽调制方法的具体过程如下：
11、在正半周期内，设置h桥逆变电路中的第三上桥臂开关管常关，第三下桥臂开关管常开，第二上桥臂开关管和第二下桥臂开关管互补导通；设置辅助电路中第一上桥臂开关管在第二下桥臂开关管关断前开通，为谐振电感充电，此时由于谐振电感的谐振电流为零，可实现辅助电路中第一上桥臂开关管的零电流开通。
12、当谐振电流充电到高于电网电流的幅值时，关断辅助电路中第一上桥臂开关管，实现第二上桥臂开关管的零电压开通，此外由于h桥逆变电路采用单极性调制，第二下桥臂开关管可自然实现零电压开通。
13、在负半周期内，设置h桥逆变电路中的第三下桥臂开关管常关，第三上桥臂开关管常开，第二上桥臂开关管和第二下桥臂开关管互补导通；设置辅助电路中的第一下桥臂开关管在第二上桥臂开关管关断前开通，为谐振电感充电，由于谐振电感的谐振电流为零，可实现辅助电路中第一下桥臂开关管的零电流开通。
14、当谐振电流充电到高于电网电流的幅值时，关断辅助电路中第一下桥臂开关管，实现第二下桥臂开关管的零电压开通。由于h桥逆变电路采用单极性调制，第二上桥臂开关管可自然实现零电压开通。
15、具体的，在每个开关周期内，所述辅助半桥电路中仅执行第一上桥臂开关管或第一下桥臂开关管的关断或开通，以实现h桥逆变电路中各开关管的零电压开通。
16、具体的，在调制过程中，当h桥逆变电路的占空比在过零点附近时设置辅助半桥电路中各开关管保持常关状态，所述过零点附近的表达式如下：
17、d＝|sin(ωt)|≤a
18、式中，d为h桥逆变电路的占空比，ω为电网角频率，t为时间，a为阈值。
19、与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
20、1、提供的辅助半桥电路只需两个开关管及一个谐振电感，与现有的辅助电路相比，所需元件少，因此减小了系统成本。
21、2、辅助电路中开关管实现了零电流开通，逆变电路中所有高频开关管实现了零电压开通且工频开关管无开关损耗。此外，辅助电感充放电时只需流经两个开关管，进一步提高了逆变器转换效率。
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1.一种单相辅助谐振极软开关逆变器，其特征在于，所述单相辅助谐振极软开关逆变器的拓扑包括输入电源，辅助半桥电路，谐振电感，H桥逆变电路以及交流滤波电路；
2.根据权利要求1所述的单相辅助谐振极软开关逆变器，其特征在于，所述交流滤波电路包括用于接入电网的第一电感和第二电感；
3.根据权利要求1所述的单相辅助谐振极软开关逆变器，其特征在于，所述辅助半桥电路和H桥逆变电路中每个开关管均含有反并联二极管及结电容。
4.一种用于单相辅助谐振极软开关逆变器的调制策略，用于实现辅助电路中各开关管的零电流开通和H桥电路中各开关管的零电压开通，其特征在于，所述调制策略采用单极性正弦脉宽调制方法对H桥逆变电路中各开关管进行调制。
5.根据权利要求4所述的用于单相辅助谐振极软开关逆变器的调制策略，其特征在于，所述单极性正弦脉宽调制方法的具体过程如下：
6.根据权利要求5所述的用于单相辅助谐振极软开关逆变器的调制策略，其特征在于，在每个开关周期内，所述辅助半桥电路中仅执行第一上桥臂开关管或第一下桥臂开关管的关断或开通，以实现H桥逆变电路中各开关
7.根据权利要求5所述的用于单相辅助谐振软开逆变器的调制策略，其特征在于，在调制过程中，当H桥逆变电路的占空比在过零点附近时设置辅助半桥电路中各开关管保持常关状态。
8.根据权利要求7所述的用于单相辅助谐振软开逆变器的调制策略，其特征在于，所述过零点附近的表达式如下：
...【技术特征摘要】
1.一种单相辅助谐振极软开关逆变器，其特征在于，所述单相辅助谐振极软开关逆变器的拓扑包括输入电源，辅助半桥电路，谐振电感，h桥逆变电路以及交流滤波电路；
2.根据权利要求1所述的单相辅助谐振极软开关逆变器，其特征在于，所述交流滤波电路包括用于接入电网的第一电感和第二电感；
3.根据权利要求1所述的单相辅助谐振极软开关逆变器，其特征在于，所述辅助半桥电路和h桥逆变电路中每个开关管均含有反并联二极管及结电容。
4.一种用于单相辅助谐振极软开关逆变器的调制策略，用于实现辅助电路中各开关管的零电流开通和h桥电路中各开关管的零电压开通，其特征在于，所述调制策略采用单极性正弦脉宽调制方法对h桥逆变电路中各开关管进行调制。...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭斌，张欣，马皓，王孝强，田庆新，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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