本发明专利技术公开一种无附加电压零电压开关储能桥式逆变器及调制方法，包括直流侧储能电池，直流电容，交流滤波电感，由四个有反并联二极管的全控主开关构成的单相桥臂，在储能电池和单相桥臂直流母线之间接入有反并联二极管的辅助开关，主、辅助开关两端并联电容，辅助开关两端跨接由谐振电感与箝位电容串联的谐振支路。本发明专利技术带负载独立运行或者并网运行，结构简单，功率双向流动，可实现对蓄电池充放电。主开关采用正弦波脉宽调制方法，辅助开关调制信号与主开关同步。每一开关周期中辅助开关只动作一次就能实现所有主开关零电压开通，主开关反并联二极管反向恢复电流得到抑制，开关损耗小，电路效率高，有利于提高工作频率，进而提高功率密度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池储能逆变器，尤其是能量双向流动无附加电压应力零电压开关电池储能桥式逆变器电路拓扑和调制方法。
技术介绍
同时具有并网发电运行功能和带负载独立运行功能的单相电池储能逆变器，其电路如图1所示，它包括由四个有反并联二极管的全控主开关(S1 S4)构成的单相桥臂，接在桥臂中点与交流电网或交流负载之间的输出滤波电感(L)。这种单相电池储能逆变器能够实现并网发电功能，也可以带负载独立运行，但电路工作在硬开关状态，存在着二极管的反向恢复问题，器件开关损耗大，限制了工作频率的提高，降低了电路效率并且存在较大的电磁干扰。经检索，公开号为101667793A的中国专利申请，该专利技术提供了一种并网逆变器，包括直流电源、与直流电源连接的存储模块、与存储模块连接的逆变模块，以及分别与逆变模块和电网连接的输出模块，以及分别与逆变模块和输出模块连接的续流回路。在该专利技术中，在传统单相全桥并网逆变器的基础上，通过引入续流回路同时配合相应的调制方式，从而有效解决了传统单相全桥并网逆变器在采用双极性调制和采用单极性调制时所存在的问题，从而提高了逆变器的转换效率和电磁兼容性能。公开号为102163934A的中国专利申请，该专利技术涉及一种并网逆变器，其包括四个逆变晶体管、两个续流晶体管、两个二极管和两个滤波电感；工作时，微控制器使第一续流晶体管导通半个工频周期，同时使第一、第四逆变晶体管和第二续流晶体管截止，并使第二、第三逆变晶体管在所述高频触发信号的同步触发下作高频同步切换，以使第一、第二滤波电感的外侧端输出交流电源之正半周；然后所述微控制器使第二续流晶体管导通半个工频周期，同时使第二、第三逆变晶体管和第一续流晶体管截止，第一、第四逆变晶体管在所述高频触发信号的同步触发下作高频同步切换，以使第一、第二滤波电感的外侧端输出交流电源之负半周，如此反复。与公开号为101667793A和102163934A的中国专利申请相比，首先本专利技术提出的拓扑结构及相应的控制策略不仅使电路可以工作在单位功率因数逆变工况下，还可以工作在整流工况，实现变流器的四象限运行；其次，101667793A和102163934A中提出的控制策略主要目的在于减小单极性调制下单相并网逆变器的电磁兼容问题，而本专利技术是通过增加一个辅助管，实现所有开关的零电压开通，有效抑制二极管反向恢复，既可以提高逆变器效率，也可以提高电磁兼容性。这样就算逆变器采用双极性调制，效率也会比一般的逆变器高，同时可以有效解决电磁兼容问题。最后，本专利技术提出的桥式逆变器不仅能工作在并网状态，也能工作在带交流负载独立逆变状态。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种可以抑制二极管的反向恢复电流，减小开关损耗，提高电路效率，减少电磁干扰并实现开关管零电压开通的无附加电压零电压开关电池储能逆变器及调制方法。根据本专利技术的一个方面，提供一种无附加电压零电压开关储能桥式逆变器，包括逆变器直流侧储能电池，与直流侧储能电池并联的直流电容，由四个有反并联二极管的全控主开关S1 S4构成的单相桥臂，接在该桥臂中点与交流电网或交流负载之间的输出滤波电感L，其中单相桥臂的四个主开*Si S4两端各自并联一个电容(^ (；，在逆变器直流侧储能电池和单相桥臂的直流母线之间接入有反并联二极管的辅助开关S5，辅助开关S5 的两端并联第五电容C5,并在辅助开关S5两端跨接由谐振电感k与箝位电容C。相串联的谐振支路。根据本专利技术的一个方面，提供一种无附加电压零电压开关储能桥式逆变器的开关调制方法，其中主开关采用单极性正弦脉宽调制方法，辅助开关调制信号与主开关调制信号同步。辅助开关在主开关从二极管换流到全控开关之前关断，为主开关创造零电压开通条件。当逆变器处于电池充电状态时，在辅助开关关断的短暂时间内，主开关桥臂上下两开关直通给谐振电感提供续流通路，使谐振电感存储能量足以实现逆变器软开关。当逆变器并网运行时，逆变器零电压开关在并网电流全功率因数角范围内均可以实现，满足电池储能逆变器能量双向流动要求。当逆变器带负载独立运行时，逆变器零电压开关在负载电流全功率因数角范围内均可以实现，满足电池储能逆变器能量双向流动要求。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果本专利技术的无附加电压零电压开关电池储能逆变器结构简单，逆变器中全控开关的反并联二极管的反向恢复得到抑制，减少了电磁干扰。电路中所有功率开关器件实现零电压开通，从而减小开关损耗，提闻电路效率，有利于提闻工作频率，进而提闻功率密度。该逆变器的电路在并网状态下能够实现对输出并网电流功率因数和谐波的控制，可用于各种电源中并网逆变装置。此外，该逆变器的电路还可用于各种电源中独立逆变装置。附图说明 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、 目的和优点将会变得更明显下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。参照图2，一种无附加电压零电压开关储能桥式逆变器，包括逆变器直流侧蓄电池，直流电容，由四个有反并联二极管的全控主开关S1 S4构成的单相桥臂，接在桥臂中点与交流电网或交流负载之间的输出滤波电感L，其中单相桥臂的四个主开关S1 S4两端各自并联一个电容即Crt Crt，在逆变器直流侧蓄电池和单相桥臂的直流母线之间接入有反并联二极管的辅助开关S5,辅助开关S5的两端并联电容Cri，并在辅助开关S5两端跨接由谐振电感L与箝位电容C。相串联的谐振支路。图2所示具体实施例中，辅助开关S5集电极与逆变器直流侧蓄电池正端相联，发射极与单相桥臂正母线相联，谐振电感L与单相桥臂正母线相联，箝位电容C。与逆变器直流侧蓄电池正端相联。图3所示的另一实施例中，辅助开关S5集电极与逆变器直流侧蓄电池正端相联， 发射极与单相桥臂正母线相联，箝位电容C。与单相桥臂正母线相联，谐振电感Lr与逆变器直流侧蓄电池正端相联。图4所示的另一实施例中，辅助开关S5发射极与逆变器直流侧蓄电池负端相联， 集电极与单相桥臂负母线相联，箝位电容C。与单相桥臂负母线相联，谐振电感L与逆变器直流侧蓄电池负端相联。图5所示的另一实施例中，辅助开关S5发射极与逆变器直流侧蓄电池负端相联， 集电极与单相桥臂负母线 相联，谐振电感L与单相桥臂负母线相联，箝位电容C。与逆变器直流侧蓄电池负端相联。无附加电压零电压开关电池储能逆变器采用SPWM调制。SPWM分为单极性和双极性。双极性调制时，在整个调制波周期内，主开关S1、S4 与S2、S3互补导通；单极性调制时，在正半周期，SI常开，S3常关，S2和S4互补导通，在负半周期，SI常关，S3常开，S2和S4互补导通。由于单极性调制可以在调制波半个周期始终保持两个开关管的开关状态不变，从而减小开关损耗，故单相逆变器常采用单极性SPWM调制。设正弦调制电压为uMf=msin (ω t)，当采用单极性调制时，在正半周期，SI常开，S3 常关,S2和S4互补导通,开关S2占空比D=l-msin(cot),开关S4占空比D=msin(cot)。在负半周期，SI常关，S3常开本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无附加电压零电压开关储能桥式逆变器，其特征在于：包括逆变器直流侧储能电池，与直流侧储能电池并联的直流电容，由四个有反并联二极管的全控主开关(S1～S4)构成的单相桥臂，接在桥臂中点与交流电网或者交流负载之间的输出滤波电感(L)，其中单相桥臂的四个主开关(S1～S4)两端各自并联一个电容(C1～C4)，在逆变器直流侧储能电池和单相桥臂的直流母线之间接入有反并联二极管的辅助开关(S5)，辅助开关(S5)的两端并联第五电容(C5)，并在辅助开关(S5)两端跨接由谐振电感(Lr)与箝位电容(Cc)相串联的谐振支路。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李睿，梁星，王艺翰，蔡旭，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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