无变压器的并网逆变电路制造技术

本发明专利技术涉及一种无变压器的并网逆变电路，所述电路包括与直流输入电源连接的高频调制模块、与市电连接的输出模块以及分别与高频调制模块和输出模块连接的低频续流模块，其中：所述的高频调制模块具有四个高频开关管，所述的低频续流模块具有两个低频开关管和两个二极管，所述的输出模块由两个电感值相同的电感构成，并且该两个电感分别连接在市电的零线和火线端。本发明专利技术提出了一种逆变拓扑，能使得直流输入电源的正端和负端电压对地电压呈现低频波动，极大的减少共模电流，并且提高工作效率。相对普通的双极性调制单相全桥逆变电路而言，本电路效率高。而相对于普通单极性调制单相全桥逆变电路而言，本电路电磁兼容好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无变压器的并网逆变电路。
技术介绍
光伏并网系统中，由于光伏面板和地之间存在寄生电容，在光伏并网发电的过程中会有共模电流产生，增加了电磁辐射和安全隐患，为了设法抑制这种共模电流产生，主要有两种解决途径一、采用工频或者高频变压器的隔离型光伏并网逆变器，这样能使市电和太阳能电池板系统有电气隔离，能避免电池板对大地之间产生的漏电流。二、采用能有效抑制共模电流大小的非隔离并网拓扑。但是，采用变压器隔离的逆变电路存在以下缺点若采用工频变压器，体积大、重量重且价格贵。若采用高频变压器，功率变换电路将被分成几级。控制比较复杂，效率比较低。而一般的非隔离逆变拓扑存在几个方面的缺陷一 .传统的单相全桥逆变器，如果采用双极性调制，虽然电磁干扰小，但是逆变器的转换效率低，二 .传统的单相全桥逆变器，如果采用单极性调制，则电磁干扰严重，共模电流较大。
技术实现思路
针对上述光伏并网发电过程中抑制共模电流产生所采用的技术方案存在的不足， 本专利技术提供一种无变压器的并网逆变电路，该电路不仅极大地降低了共模电流，并且有效提高了工作效率。实现本专利技术的技术方案是一种无变压器的并网逆变电路，所述电路包括与直流输入电源连接的高频调制模块、与市电连接的输出模块以及分别与高频调制模块和输出模块连接的低频续流模块，其中所述的高频调制模块具有四个高频开关管，所述的低频续流模块具有两个低频开关管和两个二极管，所述的输出模块由两个电感值相同的电感构成，并且该两个电感分别连接在市电的零线和火线端。所述的两个二极管是快速恢复二极管，该两个二极管与所述的两个低频开关管配合一起参与高频开关管关断时候的续流。当所述的四个高频开关管和两个低频开关管分别采用绝缘栅双极晶体管(IGBT) 时，其中第一高频开关管的集电极和第四高频开关管的集电极分别连接到直流输入电源的正极，第二高频开关管的发射极和第三高频开关管的发射极分别连接到直流输入电源的负极，第四高频开关管的发射极和第三高频开关管的集电极连接；第一低频开关管的集电极与第一二极管的阴极连接的同时与第一高频开关管的发射极连接，第二低频开关管的发射极与第二二极管的阳极连接的同时与第二高频开关管的集电极连接，第一低频开关管的发射极连接到第二低频开关管的集电极，第二二极管的阴极连接到第一二极管的阳极；分别连接在市电的零线和火线端的两个电感中的一个电感未与市电连接的一端连接到第一低频开关管的发射极和第二低频开关管的集电极相连接端，另一个电感未与市电连接的一端连接到第一二极管的阳极和第二二极管的阴极相连接端。当所述的四个高频开关管和两个低频开关管分别采用功率场效应晶体管 (MOSFET)时，其中第一高频开关管的漏极和第四高频开关管的漏极分别连接到直流输入电源的正极，第二高频开关管的源极和第三高频开关管的源极分别连接到直流输入电源的负极，第四高频开关管的源极和第三高频开关管的漏极连接；第一低频开关管的漏极与第一二极管的阴极连接的同时与第一高频开关管的源极连接，第二低频开关管的源极与第二二极管的阳极连接的同时与第二高频开关管的漏极连接，第一低频开关管的源极连接到第二低频开关管的漏极，第二二极管的阴极连接到第一二极管的阳极；分别连接在市电的零线和火线端的两个电感中的一个电感未与市电连接的一端连接到第一低频开关管的源极和第二低频开关管的漏极相连接端，另一个电感未与市电连接的一端连接到第一二极管的阳极和第二二极管的阴极相连接端。上述本专利技术技术方案中所涉及的高频开关管、低频开关管以及二极管的电压应力要求均为输入直流电压的最高值。如直流输入电压范围为200V-500V，则所涉及的各个高频开关管、低频开关管以及二极管应选择500V的。上述本专利技术电路中的高频调制模块主要完成SPWM调制，低频续流模块主要完成市电正负半周切换，电感电流续流的任务。而所述的低频续流模块必须包含连接在高频调制模块之间，也就是说从直流电源输入能量的流动过程为高频调制模块一低频续流模块 —输出模块一高频调制模块，或者为高频调制模块一输出模块一低频续流模块一高频调制模块。本专利技术提出了一种逆变拓扑，能使得直流输入电源的正端和负端电压对地电压呈现低频波动，极大的减少共模电流，并且提高工作效率。本专利技术通过改进普通全桥和其相应的调制方式来完成改善电磁干扰，达到提高效率的目的。在高频调制模块导通的时候，根据等效叠加原理，直流输入电源输出负端对地(GND)的电压为一半直流电源输入电压加一半低频市电电压，考虑到直流电压不变，所以直流输入电源的负端对地的波动电压为一半低频市电电压。而在高频调制模块关闭的时候，电流在低频续流模块和输出模块、市电之间续流，而低频管电位此时被钳位至一半直流电源输入电压，所以直流输入电压负端对地的等效电压也只有一半直流电源输入电压加一半低频市电电压，这样有效的减少了共模电压的波动幅值，从而也减少了共模电流的大小，相对全桥双极性调制来讲。则电感具有较少的电流纹波，同时减少了开关损耗，提高了效率。其核心思想在于正常传递能量的时候，采用单极性SPWM调制，而当续流的时候，则断开直流端和交流端的连接，消除电磁干扰。相对普通的双极性调制单相全桥逆变电路而言，本电路效率高。而相对于普通单极性调制单相全桥逆变电路而言，本电路电磁兼容好。 附图说明图1是本专利技术电路原理框图；图2是本专利技术实施例1电路原理图；图3为本专利技术实施例1电路正半周导通时的电流流向示意图；图4为本专利技术实施例1电路正半周期关断时候的电流续流示意图；图5为本专利技术实施例1电路负半周导通期间的电流流向图；图6为本专利技术实施例1电路负半周关断时候的续流示意图；图7为本专利技术实施例1电路波形时序示意图；图8为本专利技术实施例2电路原理图。具体实施例方式下面参照附图说明本专利技术的实施例，以使本专利技术所属
的技术人员能够容易实施本专利技术。本专利技术的实施例电路包括直流输入电源连接的高频调制模块、与市电连接的输出模块以及分别与高频调制模块和输出模块连接的低频续流模块，下述实施例中直流输入电源为太阳能电池输入电源，图1示出了该电路的原理框图，高频调制模块由四个高频开关管即第一高频开关管Si、第二高频开关管S4、第三高频开关管S5以及第四高频开关管S6 构成，低频续流模块由两个低频开关管即第一低频开关管S2、第二低频开关管S3和两个二极管即第一二极管D1、第二二极管D2构成，输出模块由两个电感值相同的电感L1、L2构成， 并且该两个电感Ll、L2分别连接在市电的火线和零线端。本专利技术中构成高频调制模块的高频开关管Si、S4、S5、S6和构成低频调制模块的低频开关管S2、S3均可以采用绝缘栅双极晶体管(IGBT)或者功率场效应晶体管(MOSFET)， 而二极管Dl和D2应是快速恢复二极管，并且本实施例技术方案中所涉及的高频开关管、低频开关管以及二极管的电压应力要求均为太阳能电池输入电压的最高值。以下分别就各开关管S1、S2、S3、S4、S5、S6采用绝缘栅双极晶体管(IGBT)或功率场效应晶体管(MOSFET)为例说明本专利技术。实施例1 四个高频开关管Si、S4、S5、S6和四个低频开关管S2、S3分别采用绝缘栅双极晶体管(IGBT)，其电路原理如图2所示，其中开关管Sl的集电极和开关管S6的集电极分别连接到太阳能电池输入电本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种无变压器的并网逆变电路，其特征在于：所述电路包括与直流输入电源连接的高频调制模块、与市电连接的输出模块以及分别与高频调制模块和输出模块连接的低频续流模块，其中：所述的高频调制模块具有四个高频开关管（Ｓ１）、（Ｓ４）、（Ｓ５）、（Ｓ６），所述的低频续流模块具有两个低频开关管（Ｓ２）、（Ｓ３）和两个二极管（Ｄ１）、（Ｄ２），所述的输出模块由两个电感值相同的电感构成，并且该两个电感分别连接在市电的零线和火线端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓锋，
申请(专利权)人：江苏艾索新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：32