专利名称：光伏并网逆变器的改进型主电路结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种并网逆变电路，尤其涉及一种改进的光伏并网逆变器主电路结 构，可用于光伏并网发电、通信电源等装置。
背景技术：
非隔离并网逆变器具有体积小、重量轻、成本低、效率高等优势，受到业界的普遍 关注。但由于光伏电池板对地存在分布电容，使得光伏并网逆变器主电路功率开关器件在 开关动作时产生的高频共模电压作用在该分布电容上，导致光伏电池板对地间有较大的漏 电流产生，该漏电流甚至超出相关标准规定范围。高频漏电流的产生会带来传导和辐射干 扰，增大并网谐波电流及损耗，还可能危及设备和人身安全。为了克服以上缺陷，已有专利申请(中国专利申请号为201110085407. 5)记载了 如图1所示的主电路结构。该主电路结构能有效地抑制上述共模漏电流，其共模漏电流路 径如图2所示，但还存在如图3所示的尖峰共模漏电流(上侧为共模电压波形，下侧为共模 电流波形)，该尖峰共模漏电流的幅值占整体共模漏电流幅值的一半以上，影响可观。如能 将该尖峰共模漏电流消除，则光伏并网逆变器的抗共模漏电流指标又可以进一步提升其品 质和应用能力。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种光伏并网逆变器的改进 型主电路结构，以实现完全抑制上述尖峰共模漏电流。本发明的上述目的，其实现的技术方案之一为光伏并网逆变器的改进型主电路结构，作为基础的已有主电路结构包含非隔离 DC/DC变换器、电容C、电容Cin、由功率开关器件V1 V4和二极管D1 D4 —对一成组构成 的H桥、由Lfl、Lf2和Cf组成的滤波回路、由功率开关器件V5、二极管D5和二极管D7组成的 电网电压正半周的第一续流回路以及由功率开关器件V6、二极管1)6和二极管队组成的电网 电压负半周的第二续流回路，所述已有主电路的输入端为PV光伏电池板，电池板的正极与 电容C1的一端、电容Cin的正极、非隔离DC/DC变换器的一个输入端相接于节点C，电池板的 负极与电容C2的一端、电容Cin的负极、非隔离DC/DC变换器的另一个输入端相接于节点D， 电容C1与电容C2的另一端接地；非隔离DC/DC变换器的一个输出端与电容C的正极、H桥 相接于节点E，且非隔离DC/DC变换器的另一个输出端与电容C的负极、H桥相接于节点F ； 定义H桥功率开关器件V1的发射极与V2的集电极相接于节点A，且功率开关器件V3的发射 极与V4的集电极相接于节点B，第一续流回路、第二续流回路和滤波回路并联至节点A和节 点B之间；滤波回路中Lfl的一端与电容Cf的一端相接于电网电压e的L端，且滤波回路中 Lf2的一端与电容Cf的另一端相接于电网电压e的N端，其特征在于所述改进型主电路结 构具有由电容C5和电容C6串联构成的半H桥电容组，电容C5与电容C6相接于电网电压e 的L端，电容C5的另一端连接至节点C，电容C6的另一端连接至节点D ；或者所述改进型主电路结构具有由电容C5和电容C6、电容C3和电容C4串并联构成的H桥电容组，其中电容C5 与电容(；相接于电网电压e的L端，电容C3与电容C4相接于电网电压e的N端，且电容C5 的另一端与电容C3的另一端相接于节点C，电容C6的另一端与电容C4的另一端相接于节点 D0进一步地，所述改进型主电路结构对应于半H桥电容组还接有EMI滤波器，所述 EMI滤波器的输入端之一与滤波回路中Lfl的一端、电容Cf的一端相接于节点G，输入端之 二与滤波回路中Lf2的一端、电容Cf的另一端相接于节点H，其两输出端接入电网电压e的 L端和N端，且EMI滤波器的一端接地；所述半H桥电容组的电容C5与电容C6相接于电网 电压e的L端，或相接于节点G。进一步地，所述改进型主电路结构对应于H桥电容组还接有EMI滤波器，所述EMI 滤波器的输入端之一与滤波回路中Lfl的一端、电容Cf的一端相接于节点G，输入端之二与 滤波回路中Lf2的一端、电容Cf的另一端相接于节点H，其两输出端接入电网电压e的L端 和N端，且EMI滤波器的一端接地；所述H桥电容组的电容C5与电容C6相接于电网电压e 的L端，并且电容C3与电容C4相接于电网电压e的N端，或所述H桥电容组的电容C5与电 容C6相接于节点G，并且电容C3与电容C4相接于节点H。本发明的上述目的，其实现的技术方案之二为光伏并网逆变器的改进型主电路结构，作为基础的已有主电路结构包含非隔离 DC/DC变换器、电容C、电容Cin、由功率开关器件V1 V4及二极管D1 D4 —对一成组构成 的H桥、由Lfl、Lf2和Cf组成的滤波回路、由功率开关器件V5、二极管D5和二极管D7组成的 电网电压正半周的第一续流回路以及由功率开关器件V6、二极管1)6和二极管队组成的电网 电压负半周的第二续流回路，所述已有主电路的输入端为PV光伏电池板，电池板的正极与 电容C1的一端、电容Cin的正极、非隔离DC/DC变换器的一个输入端相接于节点C，电池板的 负极与电容C2的一端、电容Cin的负极、非隔离DC/DC变换器的另一个输入端相接于节点D， 电容C1与电容C2的另一端接地；非隔离DC/DC变换器的一个输出端与电容C的正极、H桥 相接于节点E，且非隔离DC/DC变换器的另一个输出端与电容C的负极、H桥相接于节点F ； 定义H桥功率开关器件V1的发射极与V2的集电极相接于节点A，且功率开关器件V3的发射 极与V4的集电极相接于节点B，第一续流回路、第二续流回路和滤波回路并联至节点A和节 点B之间；滤波回路中Lfl的一端与电容Cf的一端相接于电网电压e的L端，且滤波回路中 Lf2的一端与电容Cf的另一端相接于电网电压e的N端，其特征在于所述改进型主电路结 构具有由电容C5和电容C6串联构成的半H桥电容组，电容C5与电容C6相接于电网电压e 的L端，电容C5的另一端连接至节点E，电容C6的另一端连接至节点F ；或者所述改进型主 电路结构具有由电容C5和电容C6、电容C3和电容C4串并联构成的H桥电容组，其中电容C5 与电容(；相接于电网电压e的L端，电容C3与电容C4相接于电网电压e的N端，且电容C5 的另一端与电容C3的另一端相接于节点E，电容C6的另一端与电容C4的另一端相接于节点 F0进一步地，所述改进型主电路结构对应于半H桥电容组还接有EMI滤波器，所述 EMI滤波器的输入端之一与滤波回路中Lfl的一端、电容Cf的一端相接于节点G、输入端之 二与滤波回路中Lf2的一端、电容Cf的另一端相接于节点H，其两输出端接入电网电压e的 L端和N端，且EMI滤波器的一端接地；所述半H桥电容组的电容C5与电容C6相接于电网
6电压e的L端，或相接于节点G。进一步地，所述改进型主电路结构对应于H桥电容组还接有EMI滤波器，所述EMI 滤波器的输入端之一与滤波回路中Lfl的一端、电容Cf的一端相接于节点G、输入端之二与 滤波回路中Lf2的一端、电容Cf的另一端相接于节点H，其两输出端接入电网电压e的L端 和N端，且EMI滤波器的一端接地；所述H桥电容组的电容C5与电容C6相接于电网电压e 的L端，并且电容C3与电容C4相接于电网电压e的N端，或所述H桥电容组的电容C5与电 容C6相接于节点G，并且电容C3与电容C4相接于节点H。本发明的上述目的，其实现的技术方案之三为光伏并网逆变器的改进型主电路结构，作为基础的已有主电路结构包含电容C、由 功率开关器件V1 V4及二极管D1 D4 —对一成组构成的H桥、由Lfl、Lf2和Cf组成的滤 波回路、由功率开关器件V5、二极管D5和二极管D7组成的电网电压正半周的第一续流回路 以及由功率开关器件V6、二极管D6和二极管D8组成的电网电压负半周的第二续流回路，所 述已有主电路的输入端为PV光伏电池板，电池板的正极与电容C1的一端、电容C的正极、H 桥开关功率器件V1的集电极、开关功率器件V3的集电极相接于节点C，电池板的负极与电 容(2的一端、电容C的负极、H桥开关功率器件V2的发射极、开关功率器件V4的发射极相接 于节点D，电容C1与电容C2的另一端接地；定义H桥功率开关器件V1的发射极与V2的集电 极相接于节点A，且功率开关器件V3的发射极与V4的集电极相接于节点B，第一续流回路、 第二续流回路和滤波回路并联至节点A和节点B之间；滤波回路中Lfl的一端与电容Cf的 一端相接于电网电压e的L端，且滤波回路中Lf2的一端与电容Cf的另一端相接于电网电 压e的N端，其特征在于所述改进型主电路结构具有由电容C5和电容C6串联构成的半H 桥电容组，电容C5与电容C6相接于电网电压e的L端，电容C5的另一端连接至节点C，电容 C6的另一端连接至节点D ；或者所述改进型主电路结构具有由电容C5和电容C6、电容C3和 电容C4串并联构成的H桥电容组，其中电容C5与电容C6相接于电网电压e的L端，电容C3 与电容C4相接于电网电压e的N端，且电容C5的另一端与电容C3的另一端相接于节点C， 电容C6的另一端与电容C4的另一端相接于节点D。进一步地，所述改进型主电路结构对应于半H桥电容组还接有EMI滤波器，所述 EMI滤波器的输入端之一与滤波回路中Lfl的一端、电容Cf的一端相接于节点G、输入端之 二与滤波回路中Lf2的一端、电容Cf的另一端相接于节点H，其两输出端接入电网电压e的 L端和N端，且EMI滤波器的一端接地；所述半H桥电容组的电容C5与电容C6相接于电网 电压e的L端，或相接于节点G。进一步地，所述改进型主电路结构对应于H桥电容组还接有EMI滤波器，所述EMI 滤波器的输入端之一与滤波回路中Lfl的一端、电容Cf的一端相接于节点G、输入端之二与 滤波回路中Lf2的一端、电容Cf的另一端相接于节点H，其两输出端接入电网电压e的L端 和N端，且EMI滤波器的一端接地；所述H桥电容组的电容C5与电容C6相接于电网电压e 的L端，并且电容C3与电容C4相接于电网电压e的N端，或所述H桥电容组的电容C5与电 容C6相接于节点G，并且电容C3与电容C4相接于节点H。上述三个技术方案中，所述功率开关器件V1-V6可选包括绝缘栅双极晶体管 IGBT、金属氧化物半导体场效应晶体管M0SFET、晶闸管SCR、可关断晶闸管GTO和集成门极 换向晶闸管IGCT中的一种或几种混用；所述二极管D1 D6为绝缘栅双极晶体管IGBT的体内二极管、金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET的体内二极管或外接二极管。应用本发明光伏并网逆变器的改进型主电路结构，较之于现有技术其突出效果 为PV光伏电池板的直流输出电能经非隔离光伏并网逆变器逆变并输出到电网时，可实现 完全抑制尖峰共模漏电流，从而更有效地抑制了共模漏电流，提高了并网逆变器的逆变效 率，同时降低了电磁噪声。
图1是现有专利申请QOl 110085407. 5)的主电路结构示意图；图2是图1所示主电路结构的共模漏电流路径；图3是图1所示主电路结构的共模漏电流波形；图4是图1只考虑共模漏电流的等效电路；图5是电网正半周的充放电路径；图6是电网负半周的充放电路径；图7是图1所示主电路结构在Udc = 550V、e = 198V时，Uc3、Uc4的仿真波形示意 图；图8是图7仿真波形的放大示意图；图9是本发明改进型主电路结构实施例一的示意图；图10是图9所示主电路结构只考虑共模漏电流的等效电路；图11是图9所示主电路结构的共模电压U。3、U。4的仿真波形示意图；图12是图9所示主电路结构的共模电压Upv+和共模电流i。。m的波形；图13至图四分别是本发明改进型主电路结构实施例二至实施例十八的示意图。
具体实施例方式下面先分析图3所示尖峰共模电流产生的原因，然后结合实施例附图，对本发明具体实施方式
作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。主电路结构由于这里要分析的是共模漏电流，其频率成分一般都很高，所以可以不考虑差模 电流成分和低频电流成分，则图2中的非隔离DC/DC变换器、正半周的第一续流回路(由V5、 D5、D7组成)、负半周第二续流回路(由V6、D6、D8组成)、滤波电容Cf可以略去，如图4所示， 图中用C3、C4分别等效代表图2中的CPV+、CPV_，并假定C3 = C4，光伏板PV的电压为ud。。设电容C3的端电压为u。3，电容C4的端电压为u。4，如果电网电压e = 0，则u。3 = Uc4 = ud。/2。当力 、不工作(都关断)，在电网电压e的正半周当e的幅值小于ud。/2时， 二极管D1反向截止，C3、C4保持u。3 = uc4 = udc/2 ；当e的幅值大于ud。/2时，二极管D1正向 导通，Lfl与C3、C4发生谐振，Lfl上反电势先是右正、左负，后又转为左正、右负，并对电容C3 充电，而电容C4与e串联后对C放电，见图5。该电势的跳变叠加到图5中H桥的A端的共 模电压上，形成共模电流i。。m，如图7、图8所示。该充放电是单方向的，因为反向谐振时D1 截止，因此图7中、(=iCOffl)只有正值(在正半周)，没有负值。然后e继续对C3充电，C4 与e继续对C放电。图7为ud。= 550V、e = 198V时，u。3、uc4的仿真波形。图8是图7波 形的局部放大，由图8看出，在e的峰值(仿真时取e = 198V，其峰值为280V)之前，二极管01反向截止，uc3 = uc4 = udc/2 = 550/2 = 275 (V)。当e的幅值越过275V时(图7、图 8中的A点)，二极管D1正向导通，由于Lfl和C3、C4间发生谐振，Lfl上反电势先为右正 左负，后转为左正右负，因此％f的波形出现上下尖峰。由于二极管D1的作用，出现正 尖峰电流。反之，在电网电压e的负半周当e的幅值(绝对值)小于ud。/2时，二极管D2反 向截止，C3、C4保持u。3 = uc4 = udc/2 ；当e的幅值(绝对值)大于ud。/2时，二极管D2正向 导通，Lfl又与C3、C4发生谐振，Lfl上反电势先是左正右负，后转为右正左负，并对电容C4充 电，而电容C3与e串联后对C放电，见图6。该电势的跳变叠加到图6中H桥的A端的共模 电压上，形成共模电流i。。m，如图7、图8所示。同理，该充放电是单方向的，因为反向谐振时 D2截止，因此图7中、(=iCOffl)只有负值(在负半周)，没有正值。然后e继续对C4充电， C3与e串联后继续对C放电。由图8看出，在e的负峰值之前，二极管D2反向截止，u。3 = Uc4 =udc/2 = 550/2 = 275 (V)0当e的幅值(绝对值)越过275V时(图7、图8中的B点)， 二极管D2正向导通，由于Lfl与C3、C4发生谐振，Lfl上反电势先是左正右负，后转为右正左 负，因此的波形出现上下尖峰。由于二极管D2单向导电作用，只出现负尖峰电流。以上是在假定V1 V4不工作时的情况分析，即此时的共模电流受二极管D1J2的 约束，只有单向极性，如图8中、所示，该电流就是PV板的共模电流i。。m。但当V1 V4导 通时，当e的幅值大于ud。/2时，二极管D1 (e的正半周)或D2 (e的负半周)正向导通，e与电 容C3和C4谐振，此时、不是如图8所示的单向性(图8在仿真时也是令V1 V4关断)，而 是正反交替的(如图3中下侧波形所示)，图3中上侧波形为共模电压，lOOV/div，下测波形 为共模电流，200mA/div (原定标为2A，在电流钳上绕了 10圈电流线，所以2A/10 = 200mA)。本发明光伏并网逆变器的改进型主电路结构实施例一，如图9所示该并网逆变 器主电路包括非隔离DC/DC变换器，电容C，电容Cin，由功率开关器件V1 V4及二极管D1 D4 一对一成组构成的H桥，由Lfl、Lf2和Cf组成的滤波回路，由功率开关器件V5、二极管D5和 二极管D7组成的电网电压正半周的第一续流回路以及由功率开关器件V6、二极管1)6和二极 管D8组成的电网电压负半周的第二续流回路，所述已有主电路的输入端为PV光伏电池板， 电池板的正极与电容C1的一端、电容Cin的正极、非隔离DC/DC变换器的一个输入端相接于 节点C ；电池板的负极与电容C2的一端、电容Cin的负极、非隔离DC/DC变换器的另一个输 入端相接于节点D，电容C1与电容C2的另一端接地；非隔离DC/DC变换器的一个输出端与 电容C的正极、H桥相接于节点E，且非隔离DC/DC变换器的另一个输出端与电容C的负极、 H桥相接于节点F ；定义H桥功率开关器件V1的发射极与V2的集电极相接于节点A，且功率 开关器件V3的发射极与V4的集电极相接于节点B，第一续流回路、第二续流回路和滤波回 路并联至节点A和节点B之间；电网电压e的L端与滤波回路中Lfl的一端、电容Cf的一端 相接于节点G，且电网电压e的N端与滤波回路中Lf2的一端、电容Cf的另一端相接于节点 H，其特别之处为具有一个由电容C3、C4、C5、C6组成的H桥电容组，其中C5的一端与C6的一 端、Lfl的另一端相接于节点G ；C3的一端与C4的一端、Lf2的另一端相接于节点H ;C5的另一 端与C3的另一端、PV的正极相接于节点C ;C6的另一端与C4的另一端、PV的负极相接于节 点D。此外，对应于H桥电容组还具有EMI滤波器，该EMI滤波器设于H桥电容组与电网 电压e之间。
与前面的分析一样，只考虑共模电压和电流时，可以把图9简化成图10，图中C3、C4 分别代表图2中的CPV+、CPV_，C5和C6是另加的。C3 C6组成一个H桥电容组，如果C3 = C4 =C5 = C6,当 e = 0，则有 uc3+uc4 = udc/2+udc/2 = udc, uc5+uc6 = udc/2+udc/2 = udc。只考虑 e的绝对值，即设e彡0，则有在e的正半周(L端为正，N端为负)uc3 = udc/2+e/2 (1)uc6 = udc/2+e/2 (2)uc5 = udc/2-e/2 (3)uc4 = udc/2-e/2 (4)在e的负半周(L端为负，N端为正)uc3 = udc/2-e/2 (5)uc6udc/2-e/2(6)uc5 = udc/2+e/2 (7)uc4 = udc/2+e/2 (8)由式(1) ⑶可看出，uc3和u。4的波形必然随着e的幅值的变化而在直流电压 udc/2的基础上呈正弦变化的，不存在图5和图6中因二极管D1或D2的导通所引起的Lfl与 C3、C4的谐振问题，从而造成u。3和u。4的急剧跳变。也可看成，无论是D1或V1导通，还是D2 或V2导通，如果忽略其压降，则可认为C5或C6是与Lfl直接并联的(见图10)，由于C5或C6 的箝制作用，自然Lfl上不可能有急剧变化的反电势。图11是仿真波形，仿真时，Ude = 550V、 e = 198V时，可以看出u。3是在正偏压Q75V，站在N端看C3上端)的基础上作正弦变化的， 而ιι。4是在负偏压(-275V，站在N端看C4下端)的基础上作正弦变化的。11。3和11。4上没有 出现如图7所示的急剧跳变，所以也就没有图7中出现的尖峰电压和尖峰电流、。分析与比较图12为本发明主电路结构的共模电压uPV+(上侧)和共模电流i。。m(下侧)的波 形，由图可看出，该共模电压uPV+还是50Hz的正弦，没有图3、图7那样的急剧跳变。由于该 频率很低，电容C1和C2对其呈现的阻抗很大，因此，共模电流i。。m很小，而尖峰共模电流全 部消失了。本图中示波器的电流定标为2A，由于本实验的电流钳量程较大(500A级)，为防 止精度太粗，测试时特地在电流钳上绕了 10圈电流线，因此必须将读到的i。。m除以10才是 真实值。图中的i。。m的单峰最高约为五分之一格，即400mA，除以10圈后为40mA，该数值远 低于VDE0126-1-1标准中规定的300mA极限值。因此说，使用本发明技术能有效抑制因PV 的分布电容引起的共模电流及由此引起的电磁噪声。其它可行的实施方式实施例二如图13所示，Lfl的另一端与电容Cf的一端、EMI滤波器的一个输入端相连于节点 G ；Lf2的另一端与电容Cf的另一端、EMI滤波器的另一输入端相连于节点H ；—个由电容C3、 C4、C5、C6组成的H桥电容组，其中C5的一端与C6的一端、EMI滤波器的一个输出端、e的L 端连接；C3的一端与C4的一端、EMI滤波器的另一个输出端、e的N端及大地连接；C5的另 一端与C3的另一端、PV的正极相接于节点C ;C6的另一端与C4的另一端、PV的负极相接于 节点D。
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实施例三如图14所示，Lfl的另一端与Cf的一端、e的L端连接；Lf2的另一端与Cf的另一 端、e的N端及大地连接；一个由电容C3、C4、C5、C6组成的H桥电容组，其中C5的一端与C6 的一端、Lfl的另一端相接于节点L ；C3的一端与C4的一端、Lf2的另一端相接于节点N ;C5的 另一端与C3的另一端、PV的正极相接于节点C ;C6的另一端与C4的另一端、PV的负极相接 于节点D。实施例四如图15所示，Lfl的另一端与Cf的一端、EMI滤波器的一个输入端相接于节点G ； Lf2的另一端与Cf的另一端、EMI滤波器的另一输入端相接于节点H ；EMI滤波器的一个输出 端与e的L端连接；EMI滤波器的另一个输出端与e的N端及大地连接；一个由电容C5、C6 组成的半H桥电容组，其中C5的一端与C6的一端、Lfl的另一端相接于节点G ;C5的另一端 与PV的正极相接于节点C ;C6的另一端与PV的负极相接于节点D。实施例五如图16所示，Lfl的另一端与Cf的一端、EMI滤波器的一个输入端相接于节点G ； Lf2的另一端与Cf的另一端、EMI滤波器的另一输入端相接于节点H ；EMI滤波器的一个输出 端与e的L端连接；EMI滤波器的另一个输出端与e的N端及大地连接；一个由电容C5、C6 组成的半H桥电容组，其中C5的一端与电容C6的一端、EMI滤波器的一个输出端相接于节 点L ;C5的另一端与PV的正极相接于节点C ;C6的另一端与PV的负极相接于节点D。实施例六如图17所示，Lfl的另一端与Cf的一端、e的L端连接；Lf2的另一端与Cf的另一 端、e的N端及大地连接；一个由电容C5、C6组成的半H桥电容组，其中C5的一端与电容C6 的一端、Lfl的另一端相接于节点L ;C5的另一端与PV的正极相接于节点C ;C6的另一端与 PV的负极相接于节点D。实施例七如图18所示，一个由电容C3、C4、C5、C6组成的H桥电容组，其中C5的一端与C6的 一端、Lfl的另一端、EMI滤波器的一个输入端相接于节点G ；C3的一端与C4的一端、Lf2的另 一端、EMI滤波器的另一个输入端相接于节点H ;C5的另一端与C3的另一端、电容C的正极 相接于节点E ;C6的另一端与C4的另一端、电容C的负极相接于节点F。实施例八如图19所示，一个由电容C3、C4、C5、C6组成的H桥电容组，其中C5的一端与C6的 一端、EMI滤波器的一个输出端、e的L端连接；C3的一端与C4的一端、EMI滤波器的另一个 输出端、e的N端及大地连接;C5的另一端与C3的另一端、电容C的正极相接于节点E ;C6的 另一端与C4的另一端、电容C的负极相接于节点F。实施例九如图20所示，一个由电容C3、C4、C5、C6组成的H桥电容组，其中C5的一端与C6的 一端、e的L端连接；C3的一端与C4的一端、e的N端及大地连接；C5的另一端与C3的另一 端、电容C的正极相接于节点E ;C6的另一端与C4的另一端、电容C的负极相接于节点F。实施例十如图21所示，一个由电容C5、C6组成的半H桥电容组，其中C5的一端与C6的一端、Lfl的另一端、EMI滤波器的一个输入端相接于节点G ;C5的另一端与C的正极相接于节点E ； C6的另一端与C的负极相接于节点F。实施例i^一如图22所示，一个由电容C5、C6组成的半H桥电容组，其中C5的一端与C6的一端、 Lfl的一个输出端相接于节点L ;C5的另一端与C的正极相接于节点E ;C6的另一端与C的负 极相接于节点F。实施例十二如图23所示，一个由电容C5、C6组成的半H桥电容组，其中C5的一端与C6的一端、 Lfl的一个输出端相接于节点L ;C5的另一端与C的正极相接于节点E ;C6的另一端与C的负 极相接于节点F。实施例十三如图M所示，PV的正极与C1的一端(这里用虚线表示)、C的正极.V1的集电极、 D1的阴极、V3的集电极、D3的阴极相接于节点C ；PV的负极与C2的一端(这里也用虚线表 示)、C的负极、V2的发射极、D2的阳极、V4的发射极、D4的阳极相接于节点D 的另一端接 地，C2的另一端也接地；一个由电容C3、C4、C5、C6组成的H桥电容组，其中C5的一端与C6的 一端、Lfl的另一端和EMI滤波器的一个输入端相接于节点G ；C3的一端与C4的一端、Lf2的 另一端和EMI滤波器的另一个输入端相接于节点H ;C5的另一端与C3的另一端、PV的正极 相接于节点C ;C6的另一端与C4的另一端、PV的负极相接于节点D。实施例十四如图25所示，一个由电容C3、C4、C5、C6组成的H桥电容组，其中C5的一端、C6的一 端、EMI滤波器的一个输出端相接于e的L端，C3的一端、C4的一端、EMI滤波器的另一个输 出端相接于e的N端，且C5的另一端与C3的另一端、PV的正极相接于节点C ;C6的另一端 与C4的另一端、PV的负极相接于节点D。实施例十五如图沈所示，一个由电容C3、C4、C5、C6组成的H桥电容组，其中C5的一端和C6的 一端相接于e的L端，C3的一端和C4的一端相接于e的N端，且C5的另一端与C3的另一端、 PV的正极相接于节点C ;C6的另一端与C4的另一端、PV的负极相接于节点D。实施例十六如图27所示，一个由电容C5、C6组成的半H桥电容组，其中C5的一端与C6的一端、 Lfl的另一端、EMI滤波器的一个输入端相接于节点G ;C5的另一端与PV的正极相接于节点 C ;C6的另一端与PV的负极相接于节点D。实施例十七如图28所示，一个由电容C5、C6组成的半H桥电容组，其中C5的一端与C6的一端、 EMI滤波器的一个输出端相接于节点L ;C5的另一端与PV的正极相接于节点C ;C6的另一端 与PV的负极相接于节点D。实施例十八如图四所示，一个由电容C5、C6组成的半H桥电容组，其中C5的一端与C6的一端、 Lfl的另一端相接于节点L ;C5的另一端与PV的正极相接于节点C ;C6的另一端与PV的负极 相接于节点D。
以上诸多实施例中，功率开关器件V1 V6可选包括绝缘栅双极晶体管IGBT、金属 氧化物半导体场效应晶体管M0SFET、晶闸管SCR、可关断晶闸管GTO和集成门极换向晶闸管 IGCT中的一种或几种混用；所述二极管D1 D6为绝缘栅双极晶体管IGBT的体内二极管、 金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET的体内二极管或外接二极管。需要强调的是，以上 各实施例中凡用到EMI滤波器的，其必有一端为接地。本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本本发明 实质性特征的，而非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实 施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
权利要求
1.光伏并网逆变器的改进型主电路结构，作为基础的已有主电路结构包含非隔离DC/ DC变换器、电容C、电容Cin、由功率开关器件V1 V4和二极管D1 D4 —对一成组构成的H 桥、由Lfl、Lf2和Cf组成的滤波回路、由功率开关器件V5、二极管D5和二极管D7组成的电网 电压正半周的第一续流回路以及由功率开关器件V6、二极管1)6和二极管D8组成的电网电压 负半周的第二续流回路，所述已有主电路的输入端为PV光伏电池板，电池板的正极与电容 C1的一端、电容Cin的正极、非隔离DC/DC变换器的一个输入端相接于节点C，电池板的负极 与电容C2的一端、电容Cin的负极、非隔离DC/DC变换器的另一个输入端相接于节点D，电容 C1与电容C2的另一端接地；非隔离DC/DC变换器的一个输出端与电容C的正极、H桥相接于 节点E，且非隔离DC/DC变换器的另一个输出端与电容C的负极、H桥相接于节点F ；定义H 桥功率开关器件V1的发射极与V2的集电极相接于节点A，且功率开关器件V3的发射极与V4 的集电极相接于节点B，第一续流回路、第二续流回路和滤波回路并联至节点A和节点B之 间；滤波回路中Lfl的一端与电容Cf的一端相接于电网电压e的L端，且滤波回路中Lf2的 一端与电容Cf的另一端相接于电网电压e的N端，其特征在于所述改进型主电路结构具 有由电容C5和电容C6串联构成的半H桥电容组，电容C5与电容C6相接于电网电压e的L 端，电容C5的另一端连接至节点C，电容C6的另一端连接至节点D ；或者所述改进型主电路 结构具有由电容C5和电容C6、电容C3和电容C4串并联构成的H桥电容组，其中电容C5与电 容C6相接于电网电压e的L端，电容C3与电容C4相接于电网电压e的N端，且电容C5的另 一端与电容C3的另一端相接于节点C，电容C6的另一端与电容C4的另一端相接于节点D。
2.根据权利要求1所述的光伏并网逆变器的改进型主电路结构，其特征在于所述改 进型主电路结构对应于半H桥电容组还接有EMI滤波器，所述EMI滤波器的输入端之一与 滤波回路中Lfl的一端、电容Cf的一端相接于节点G，输入端之二与滤波回路中Lf2的一端、 电容Cf的另一端相接于节点H，其两输出端接入电网电压e的L端和N端，且EMI滤波器的 一端接地；所述半H桥电容组的电容C5与电容C6相接于电网电压e的L端，或相接于节点 G0
3.根据权利要求1所述的光伏并网逆变器的改进型主电路结构，其特征在于所述改 进型主电路结构对应于H桥电容组还接有EMI滤波器，所述EMI滤波器的输入端之一与滤 波回路中Lfl的一端、电容Cf的一端相接于节点G，输入端之二与滤波回路中Lf2的一端、电 容Cf的另一端相接于节点H，其两输出端接入电网电压e的L端和N端，且EMI滤波器的一 端接地；所述H桥电容组的电容C5与电容C6相接于电网电压e的L端，并且电容C3与电容 C4相接于电网电压e的N端，或所述H桥电容组的电容C5与电容C6相接于节点G，并且电 容C3与电容C4相接于节点H。
4.光伏并网逆变器的改进型主电路结构，作为基础的已有主电路结构包含非隔离DC/ DC变换器、电容C、电容Cin、由功率开关器件V1 V4及二极管D1 D4 —对一成组构成的H 桥、由Lfl、Lf2和Cf组成的滤波回路、由功率开关器件V5、二极管D5和二极管D7组成的电网 电压正半周的第一续流回路以及由功率开关器件V6、二极管1)6和二极管D8组成的电网电压 负半周的第二续流回路，所述已有主电路的输入端为PV光伏电池板，电池板的正极与电容 C1的一端、电容Cin的正极、非隔离DC/DC变换器的一个输入端相接于节点C，电池板的负极 与电容C2的一端、电容Cin的负极、非隔离DC/DC变换器的另一个输入端相接于节点D，电容 C1与电容C2的另一端接地；非隔离DC/DC变换器的一个输出端与电容C的正极、H桥相接于节点E，且非隔离DC/DC变换器的另一个输出端与电容C的负极、H桥相接于节点F ；定义H 桥功率开关器件V1的发射极与V2的集电极相接于节点A，且功率开关器件V3的发射极与V4 的集电极相接于节点B，第一续流回路、第二续流回路和滤波回路并联至节点A和节点B之 间；滤波回路中Lfl的一端与电容Cf的一端相接于电网电压e的L端，且滤波回路中Lf2的 一端与电容Cf的另一端相接于电网电压e的N端，其特征在于所述改进型主电路结构具 有由电容C5和电容C6串联构成的半H桥电容组，电容C5与电容C6相接于电网电压e的L 端，电容C5的另一端连接至节点E，电容C6的另一端连接至节点F ；或者所述改进型主电路 结构具有由电容C5和电容C6、电容C3和电容C4串并联构成的H桥电容组，其中电容C5与电 容C6相接于电网电压e的L端，电容C3与电容C4相接于电网电压e的N端，且电容C5的另 一端与电容C3的另一端相接于节点E，电容C6的另一端与电容C4的另一端相接于节点F。
5.根据权利要求4所述的光伏并网逆变器的改进型主电路结构，其特征在于所述改 进型主电路结构对应于半H桥电容组还接有EMI滤波器，所述EMI滤波器的输入端之一与 滤波回路中Lfl的一端、电容Cf的一端相接于节点G、输入端之二与滤波回路中Lf2的一端、 电容Cf的另一端相接于节点H，其两输出端接入电网电压e的L端和N端，且EMI滤波器的 一端接地；所述半H桥电容组的电容C5与电容C6相接于电网电压e的L端，或相接于节点 G0
6.根据权利要求4所述的光伏并网逆变器的改进型主电路结构，其特征在于所述改 进型主电路结构对应于H桥电容组还接有EMI滤波器，所述EMI滤波器的输入端之一与滤 波回路中Lfl的一端、电容Cf的一端相接于节点G、输入端之二与滤波回路中Lf2的一端、电 容Cf的另一端相接于节点H，其两输出端接入电网电压e的L端和N端，且EMI滤波器的一 端接地；所述H桥电容组的电容C5与电容C6相接于电网电压e的L端，并且电容C3与电容 C4相接于电网电压e的N端，或所述H桥电容组的电容C5与电容C6相接于节点G，并且电 容C3与电容C4相接于节点H。
7.光伏并网逆变器的改进型主电路结构，作为基础的已有主电路结构包含电容C、由 功率开关器件V1 V4及二极管D1 D4 —对一成组构成的H桥、由Lfl、Lf2和Cf组成的滤 波回路、由功率开关器件V5、二极管D5和二极管D7组成的电网电压正半周的第一续流回路 以及由功率开关器件V6、二极管D6和二极管D8组成的电网电压负半周的第二续流回路，所 述已有主电路的输入端为PV光伏电池板，电池板的正极与电容C1的一端、电容C的正极、H 桥开关功率器件V1的集电极、开关功率器件V3的集电极相接于节点C，电池板的负极与电 容(2的一端、电容C的负极、H桥开关功率器件V2的发射极、开关功率器件V4的发射极相接 于节点D，电容C1与电容C2的另一端接地；定义H桥功率开关器件V1的发射极与V2的集电 极相接于节点A，且功率开关器件V3的发射极与V4的集电极相接于节点B，第一续流回路、 第二续流回路和滤波回路并联至节点A和节点B之间；滤波回路中Lfl的一端与电容Cf的 一端相接于电网电压e的L端，且滤波回路中Lf2的一端与电容Cf的另一端相接于电网电 压e的N端，其特征在于所述改进型主电路结构具有由电容C5和电容C6串联构成的半H 桥电容组，电容C5与电容C6相接于电网电压e的L端，电容C5的另一端连接至节点C，电容 C6的另一端连接至节点D ；或者所述改进型主电路结构具有由电容C5和电容C6、电容C3和 电容C4串并联构成的H桥电容组，其中电容C5与电容C6相接于电网电压e的L端，电容C3 与电容C4相接于电网电压e的N端，且电容C5的另一端与电容C3的另一端相接于节点C，电容C6的另一端与电容C4的另一端相接于节点D。
8.根据权利要求7所述的光伏并网逆变器的改进型主电路结构，其特征在于所述改 进型主电路结构对应于半H桥电容组还接有EMI滤波器，所述EMI滤波器的输入端之一与 滤波回路中Lfl的一端、电容Cf的一端相接于节点G、输入端之二与滤波回路中Lf2的一端、 电容Cf的另一端相接于节点H，其两输出端接入电网电压e的L端和N端，且EMI滤波器的 一端接地；所述半H桥电容组的电容C5与电容C6相接于电网电压e的L端，或相接于节点 G0
9.根据权利要求7所述的光伏并网逆变器的改进型主电路结构，其特征在于所述改 进型主电路结构对应于H桥电容组还接有EMI滤波器，所述EMI滤波器的输入端之一与滤 波回路中Lfl的一端、电容Cf的一端相接于节点G、输入端之二与滤波回路中Lf2的一端、电 容Cf的另一端相接于节点H，其两输出端接入电网电压e的L端和N端，且EMI滤波器的一 端接地；所述H桥电容组的电容C5与电容C6相接于电网电压e的L端，并且电容C3与电容 C4相接于电网电压e的N端，或所述H桥电容组的电容C5与电容C6相接于节点G，并且电 容C3与电容C4相接于节点H。
全文摘要
本发明揭示了一种光伏并网逆变器的改进型主电路结构，包括PV光伏电池板、电容Cin、分布电容C1、C2、非隔离DC/DC变换器、电容C、由功率开关器件V1～V4及二极管D1～D4一对一成组构成的H桥、由功率开关器件V5、二极管D5、D7组成的电网电压正半周的续流回路、由功率开关器件V6、二极管D6、D8组成的电网电压负半周的续流回路、由电感Lf1、Lf2和电容Cf组成的滤波回路、由电容C3、C4、C5、C6组成的抗共模电压滤波H桥电容组。实施本发明的并网逆变电路具有更有效地抑制共模电压/电流能力，逆变效率高、体积小、重量轻、电磁噪声小等优点。
文档编号H02M1/12GK102130623SQ20111008990
公开日2011年7月20日 申请日期2011年4月12日 优先权日2011年4月12日
发明者周勤利, 徐亚明, 陈国呈, 顾红兵, 魏仕桂 申请人:江苏斯达工业科技有限公司