无变压器并网逆变电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种无变压器并网逆变电路，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、分别与高频调制模块和输出模块连接的低频续流模块以及与高频调制模块和低频续流模块连接的钳位功能模块，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快速恢复二极管，所述的钳位功能模块具有两个电容值相同的电容和两个钳位二极管，所述的输出模块具有两个电感值相同的电感，并且该两个电感分别连接在市电的零线端和火线端。本实用新型专利技术电路的减少了共模电流，提高了工作效率。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本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、分别与高频调制模块和输出模块连接的低频续流模块以及与高频调制模块和低频续流模块连接的钳位功能模块，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快速恢复二极管，所述的钳位功能模块具有两个电容值相同的电容和两个钳位二极管，所述的输出模块具有两个电感值相同的电感，并且该两个电感分别连接在市电的零线端和火线端。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连接并且同时与直流输入电源的正极连接，第二高频开关管的发射极和第三高频开关管的发射极连接并且同时与直流输入电源的负极连接，第四高频开关管的发射极与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高频开关管的集电极连接，第一低频开关管的发射极与第二低频开关管的集电极连接，第一快速恢复二极管的阴极与第一高频开关管的发射极与第一低频开关管的集电极连接端连接，第二快速恢复二极管的阳极与第二低频开关管的发射极与第二高频开关管的集电极连接端连接，第一快速恢复二极管的阳极与第二快速恢复二极管的阴极连接；第一电容和第二电容串联连接同时连接在直流输入电源的正极和负极之间，第一电容两端电压与第二电容两端电压相等，分别为直流输入电压的一半；第一钳位二极管的阴极与第一高频开关管的发射极与第一低频开关管的集电极以及第一快速恢复二极管的阴极连接端连接，第二钳位二极管的阳极与第二低频开关管的发射极与第二高频开关管的集电极以及第二快速恢复二极管的阳极连接端连接，第一钳位二极管的阳极与第二钳位二极管的阴极连接同时与第一电容与第二电容连接端连接；分别连接在市电的零线端和火线端的两个电感中的一个电感未与市电连接端与第一低频开关管的发射极与第二低频开关管的集电极连接端连接，另一个电感未与电网连接端与第一快速恢复二极管的阳极与第二快速恢复二极管的阴极连接端连接。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连接并且同时与直流输入电源的正极连接，第二高频开关管的源极和第三高频开关管的源极连接并且同时与直流输入电源的负极连接，第四高频开关管的源极与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高频开关管的源极连接，第二低频开关管的源极与第二高频开关管的漏极连接，第一低频开关管的源极与第二低频开关管的漏极连接，第一快速恢复二极管的阴极与第一高频开关管的源极与第一低频开关管的漏极连接端连接，第二快速恢复二极管的阳极与第二低频开关管的源极与第二高频开关管的漏极连接端连接， 第一快速恢复二极管的阳极与第二快速恢复二极管的阴极连接；第一电容和第二电容串联连接同时连接在直流输入电源的正极和负极之间，第一电容两端电压与第二电容两端电压相等，分别为直流输入电压的一半；第一钳位二极管的阴极与第一高频开关管的源极与第一低频开关管的漏极以及第一快速恢复二极管的阴极连接端连接，第二钳位二极管的阳极与第二低频开关管的源极与第二高频开关管的漏极以及第二快速恢复二极管的阳极连接端连接，第一钳位二极管的阳极与第二钳位二极管的阴极连接同时与第一电容与第二电容连接端连接；分别连接在市电的零线端和火线端的两个电感中的一个电感未与市电连接端与第一低频开关管的源极与第二低频开关管的漏极连接端连接，另一个电感未与电网连接端与第一快速恢复二极管的阳极与第二快速恢复二极管的阴极连接端连接。上述本技术电路中的高频调制部分主要完成SPWM调制，低频续流模块主要完成市电正负半周切换，电流换向的任务。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，也就是说连接从直流电源输入的能量的能量的流动过程为高频调制模块一低频续流模块一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。本技术针对一般的非隔离逆变拓扑存在的问题，提出了一种逆变拓扑，使得直流输入电源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。同时通过二极管钳位能降低部分高频开关管的电压应力等级，提高效率。针对普通无变压器的并网逆变电路的缺点，本技术则通过改进普通全桥和其相应的调制方式来实现改善电磁干扰、提高工作效率的目的。在电流流通过程中，电流依次流过高频开关管， 低频开关管，电感，市电和电感(必须有两个电感)最后经过高频开关管流入直流输入电源的负端。根据等效原理，正常导通时候，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。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、市电之间流通，而低频开关管电位此时被钳位至一半直流输入电压，所以直流输入电压负端对地的电压也只有一半直流电源输入电压加一半低频市电电压。这样有效地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，电感具有较少的电流纹波，因而减少了开关损耗，提高了效率。同时二极管钳位到直流电压的中点，可以降低特定的第一和第二两个高频开关管的电压应力等级， 使得第一高频开关管的发射极(或源极)电压不会低于1/2输入电源电压，而第二高频开关管的集电极(或漏极)电压不会高于1/2输入电源电压，则第一、第二两个高频开关管的电压应力等级可以为1/2输入电源电压，且两个钳位用二极管的电压应力也为输入电源的一半，但是第三、第四两个高频开关管的电压应力为输入电源电压等级。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，并且某些特本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种无变压器并网逆变电路，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、分别与高频调制模块和输出模块连接的低频续流模块以及与高频调制模块和低频续流模块连接的钳位功能模块，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）和两个快速恢复二极管（Ｄ１、Ｄ２），所述的钳位功能模块具有两个电容值相同的电容（Ｃ１、Ｃ２）和两个钳位二极管（Ｄ３、Ｄ４），所述的输出模块具有两个电感值相同的电感（Ｌ１、Ｌ２），并且该两个电感（Ｌ１、Ｌ２）分别连接在市电的零线端和火线端。

【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：实用新型
国别省市：32