专利名称：一种单相并网逆变电路的制作方法
技术领域：
本实用新型属于逆变器技术领域，尤其涉及一种单相并网逆变电路。
技术背景目前，在逆变领域中，尤其是并网逆变领域中，常采用带工频或高频变压器的隔离型并网逆变器，这样确保了电网和发电设备之间的电气隔离，从而提供人身保护并避免了发电系统和大地之间的漏电流。但是，若采用工频变压器，其体积大，重量重且价格昂贵；若采用高频变压器，功率变换电路及其控制将会变得复杂化，同时也会降低系统整体效率。因此在实际应用中，并网逆变器大多采用了非隔离输出型并网逆变器，相比隔离型并网逆变器，它的优点是效率高，但是相对于隔离并网方式，非隔离型并网方式将面临共模电流问题。由于发电装置，尤其是光伏发电装置，与大地之间存在较大的分布电容，分布电容与逆变输出滤波元件以及电网阻抗组成共模谐振回路，如图6所示，图中箭头方向代表共模电流的流向。当并网逆变器的功率开关动作时会引起分布电容上电压的变化，而分布电容上的电压变化能够激励这个交流回路产生共模电流。共模电流的大小为
= 式中力共模电流，C为分布电容，$为共模电压的变化率。由上式可以看出，降
dtIdk
低共模电流可以从两个方向入手，一是减小分布电容，二是降低共模电压的变化率，分布电容是寄生参数，在工程中难以避免，所以降低共模电压的变化率就成了解决共模电流问题的关键，为了抑制共模电流，应尽量降低共模电压变化率。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种单相并网逆变电路，具有在输出工频电压时不会出现高频共模电流且电路结构简单，可靠性高的特点。为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是一种单相并网逆变电路，其特征在于包括二极管D1-D6、电感L1-L2和高频开关K1-K4，直流电源输入端Vin的正极第一路经高频开关Kl接二极管D5的负极，二极管D5的正极接直流电源输入端Vin的负极，二极管Dl的负极接电源输入端Vin的正极，二极管Dl的正极接二极管D5的负极，电感LI的一端接二极管Dl与二极管D5的结点，电感LI的另一端接二极管D4的负极，二极管D4的正极接直流电源输入端Vin的负极，高频开关K4与二极管D4并联，直流电源输入端Vin的正极第二路经高频开关K3接二极管D6的负极，二极管D6的正极接直流电源输入端Vin的负极，二极管D3的负极接直流电源输入端Vin的正极，二极管D3的正极接二极管D6的负极，电感L2的一端接二极管D3与二极管D6的结点，电感L2的另一端接二极管D2的负极，二极管D2的正极接直流电源输入端Vin的负极，高频开关K2与二极管D2并联，电感LI与闻频开关K4的结点为电路的一个输出端，电感L2与闻频开关K2的结点为电路的另一个输出端；或直流电源输入端Vin的正极第一路接二极管D5的负极，二极管D5的正极经高频开关Kl接直流电源输入端Vin的负极，二极管Dl的负极接二极管D5的正极，二极管Dl的正极接直流电源输入端Vin的负极，电感LI的一端接二极管D5与二极管Dl的结点，电感LI的另一端接二极管D4的正极，二极管D4的负极接直流电源输入端Vin的正极，高频开关K4与二极管D4并联，直流电源输入端Vin的正极第二路接二极管D6的负极，二极管D6的正极经高频开关K3接直流电源输入端Vin的负极，二极管D3的负极接二极管D6的正极，二极管D3的正极接直流电源输入端Vin的负极，电感L2的一端接二极管D6与二极管D3的结点，电感L2的另一端接二极管D2的正极，二极管D2的负极接直流电源输入端Vin的正极，高频开关K2与二极管D2并联，电感LI与高频开关K4的结点为电路的一个输出端，电感L2与高频开关K2的结点为电路的另一个输出端。所述逆变电路还包括二极管D7-D8，当直流电源输入端Vin的正极第一路首先经过二极管Dl时，二极管D7和二极管D8的负极接直流电源输入端Vin的正极，二极管D7的正极接电感LI与高频开关K4的结点，二极管D8的正极接电感L2与高频开关K2的结点；当直流电源输入端Vin的正极第一路首先经过二极管D5时，二极管D7和二极管D8的正极接直流电源输入端Vin的负极，二极管D7的负极接电感LI与高频开关K4的结点，二极管D8的负极接电感L2与高频开关K2的结点。 采用上述技术方案所产生的有益效果在于采用所述逆变电路的逆变器，在工作过程中能完全避免分布电容上开关频率下共模电压的变化，从而具有不会出现高频共模电流的特点，达到了抑制高频共模电流的目的；此外所述电路相对于普通全桥逆变电路只增加了无源器件二极管，与其他实现相同功能的逆变电路需要增加有源器件相比，所述电路不仅可以降低成本，而且提高了电路的性能和可靠性。
以下结合附图
和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。图I是本实用新型实施例一原理框图；图2是本实用新型实施例一输出工频电压的正半周高频开关Kl和K2导通，高频开关K3和K4截止时的电流流向示意图；图3是本实用新型实施例一输出工频电压的正半周高频开关K2导通，高频开关K1、K3和K4截止时的电流流向示意图；图4是本实用新型实施例一输出工频电压的负半周高频开关Kl和K2截止，高频开关K3和K4导通时的电流流向不意图；图5是本实用新型实施例一输出工频电压的负半周高频开关K4导通，高频开关K1、K2和K3截止时的电流流向示意图；图6是光伏发电装置与逆变滤波元件组成的共模谐振回路原理框图；图7是本实用新型实施例二原理框图；图8是本实用新型实施例三原理框图；图9是本实用新型实施例四原理框图；其中1、光伏阵列2、逆变器3、滤波器4、电网5、分布电容。
具体实施方式
[0020]实施例一如图I所示，一种单相并网逆变电路，包括二极管D1-D8、电感L1-L2和高频开关K1-K4。直流电源输入端Vin的正极第一路经高频开关Kl接二极管D5的负极，二极管D5的正极接直流电源输入端Vin的负极，二极管Dl的负极接电源输入端Vin的正极，二极管Dl的正极接二极管D5的负极，电感LI的一端接二极管Dl与二极管D5的结点，电感LI的另一端接二极管D4的负极，二极管D4的正极接直流电源输入端Vin的负极，高频开关K4与二极管D4并联。直流电源输入端Vin的正极第二路经高频开关K3接二极管D6的负极，二极管D6的正极接直流电源输入端Vin的负极，二极管D3的负极接直流电源输入端Vin的正极，二极管D3的正极接二极管D6的负极，电感L2的一端接二极管D3与二极管D6的结点，电感L2的另一端接二极管D2的负极，二极管D2的正极接直流电源输入端Vin的负极，高频开关K2与二极管D2并联。电感LI与高频开关K4的结点为电路的一个输出端，电感L2与高频开关K2的结 点为电路的另一个输出端。二极管D7和二极管D8的负极接直流电源输入端Vin的正极，二极管D7的正极接电感LI与高频开关K4的结点，二极管D8的正极接电感L2与高频开关K2的结点。在输出工频电压的正半周(设负载电压为左正右负时):如图2所示，此时高频开关Kl和K2工作，高频开关K3和K4截止。在输出工频电压正半周内，高频开关K2 —直导通，高频开关Kl为高频工作。在正半周高频开关Kl导通时，电流由直流电源输入端Vin的正极经高频开关Kl，电感LI，负载，高频开关K2到直流电源输入端Vin的负极，此时大地和直流输入之间的分布电容上的电压为零。在输出工频电压的正半周，如图3所示，高频开关Kl截止时，由于电感LI中的电流不能突变，所以此时二极管D5导通，电流经二极管D5，电感LI，负载，高频开关K2，再流到二极管D5完成续流，电感LI中的能量转移到负载中，此时交流输出地线和直流输入之间的分布电容上的电压依然是零。综上所述，在输出工频电压的正半周，无论是高频工作周期的那一个阶段，输出共模电压都保持为零不变，所以在输出工频电压的正半周，不会出现高频共模电流。在输出工频电压的负半周(设负载电压为右正左负时):如图4所示，此时高频开关K3和K4工作，高频开关Kl和K2截止。在输出工频电压负半周内，高频开关K4 一直导通，高频开关K3为高频工作。在输出工频电压的负半周，高频开关K3导通时，电流由直流电源输入端Vin的正极经高频开关K3，电感L2，负载，高频开关K4到直流电源输入端Vin的负极，此时大地和直流输入之间的分布电容上的电压为工频输出电压。在输出工频电压的负半周，如图5所示，高频开关K3截止时，由于电感L2中的电流不能突变，所以此时二极管D6导通，电流经二极管D6，电感L2，负载，高频开关K4，再流到二极管D6完成续流，电感L2中的能量转移到负载中，此时交流输出地线和直流输入之间的分布电容上的电压为输出工频电压。综上所述，在输出工频电压的负半周，无论是高频工作周期的那一个阶段，输出共模电压都和交流工频输出电压保持一致，其电压变化率和高频工作周期无关，所以在输出工频电压的负半周，不会出现高频共模电流。实施例二 如图7所示，一种单相并网逆变电路，包括二极管D1-D8、电感L1-L2和高频开关K1-K4。直流电源输入端Vin的正极第一路接二极管D5的负极，二极管D5的正极经高频开关Kl接直流电源输入端Vin的负极，二极管Dl的负极接二极管D5的正极，二极管Dl的正极接直流电源输入端Vin的负极，电感LI的一端接二极管D5与二极管Dl的结点，电感LI的另一端接二极管D4的正极，二极管D4的负极接直流电源输入端Vin的正极，闻频开关K4与_■极管D4并联。直流电源输入端Vin的正极第二路接二极管D6的负极，二极管D6的正极经高频开关K3接直流电源输入端Vin的负极，二极管D3的负极接二极管D6的正极，二极管D3的正极接直流电源输入端Vin的负极，电感L2的一端接二极管D6与二极管D3的结点，电感L2的另一端接二极管D2的正极，二极管D2的负极接直流电源输入端Vin的正极，高频开关K2与二极管D2并联。电感LI与高频开关K4的结点为电路的一个输出端，电感L2与高频开关K2的结点为电路的另一个输出端。二极管D7和二极管D8的正极接直流电源输入端Vin的负极，二极管D7的负极接电感LI与高频开关K4的结点，二极管D8的负极接电感L2与高频开关K2的结点。实施例三如图8所示，一种单相并网逆变电路，包括二极管D1-D6、电感L1-L2和高频开关K1-K4。直流电源输入端Vin的正极第一路经高频开关Kl接二极管D5的负极，二极管D5的正极接直流电源输入端Vin的负极，二极管Dl的负极接电源输入端Vin的正极，二极管Dl的正极接二极管D5的负极，电感LI的一端接二极管Dl与二极管D5的结点，电感LI的另一端接二极管D4的负极，二极管D4的正极接直流电源输入端Vin的负极，高频开关K4与二极管D4并联。直流电源输入端Vin的正极第二路经高频开关K3接二极管D6的负极，二极管D6的正极接直流电源输入端Vin的负极，二极管D3的负极接直流电源输入端Vin的正极，二极管D3的正极接二极管D6的负极，电感L2的一端接二极管D3与二极管D6的结点，电感L2的另一端接二极管D2的负极，二极管D2的正极接直流电源输入端Vin的负极，高频开关K2与二极管D2并联。电感LI与高频开关K4的结点为电路的一个输出端，电感L2与高频开关K2的结点为电路的另一个输出端。实施例四如图9所示，一种单相并网逆变电路，包括二极管D1-D6、电感L1-L2和高频开关K1-K4。直流电源输入端Vin的正极第一路接二极管D5的负极，二极管D5的正极经高频开关Kl接直流电源输入端Vin的负极，二极管Dl的负极接二极管D5的正极，二极管Dl的正极接直流电源输入端Vin的负极，电感LI的一端接二极管D5与二极管Dl的结点，电感LI的另一端接二极管D4的正极，二极管D4的负极接直流电源输入端Vin的正极，闻频开关K4与_■极管D4并联。直流电源输入端Vin的正极第二路接二极管D6的负极，二极管D6的正极经高频开关K3接直流电源输入端Vin的负极，二极管D3的负极接二极管D6的正极，二极管D3的正极接直流电源输入端Vin的负极，电感L2的一端接二极管D6与二极管D3的结点，电感L2的另一端接二极管D2的正极，二极管D2的负极接直流电源输入端Vin的正极，高频开关K2与二极管D2并联。电感LI与高频开关K4的结点为电路的一个输出端，电感L2与高频开关K2的结点为电路的另一个输出端。实施例二、三和四的工作原理与实施例一的工作原理相同。采用所述逆变电路的、逆变器，在工作过程中能完全避免分布电容上开关频率下共模电压的变化，从而具有不会出现高频共模电流的特点，达到了抑制高频共模电流的目的；此外所述电路相对于普通全桥逆变电路只增加了无源器件二极管，与其他实现相同功能的逆变电路需要增加有源器件 相比，所述电路不仅可以降低成本，而且提高了电路的性能和可靠性。
权利要求1.一种单相并网逆变电路，其特征在于包括二极管D1-D6、电感L1-L2和高频开关K1-K4，直流电源输入端Vin的正极第一路经高频开关Kl接二极管D5的负极，二极管D5的正极接直流电源输入端Vin的负极，二极管Dl的负极接电源输入端Vin的正极，二极管Dl的正极接二极管D5的负极，电感LI的一端接二极管Dl与二极管D5的结点，电感LI的另一端接二极管D4的负极，二极管D4的正极接直流电源输入端Vin的负极，高频开关K4与二极管D4并联，直流电源输入端Vin的正极第二路经高频开关K3接二极管D6的负极，二极管D6的正极接直流电源输入端Vin的负极，二极管D3的负极接直流电源输入端Vin的正极，二极管D3的正极接二极管D6的负极，电感L2的一端接二极管D3与二极管D6的结点，电感L2的另一端接二极管D2的负极，二极管D2的正极接直流电源输入端Vin的负极，高频开关K2与二极管D2并联，电感LI与高频开关K4的结点为电路的一个输出端，电感L2与闻频开关K2的结点为电路的另一个输出端； 或直流电源输入端Vin的正极第一路接二极管D5的负极，二极管D5的正极经高频开关Kl接直流电源输入端Vin的负极，二极管Dl的负极接二极管D5的正极，二极管Dl的正极接直流电源输入端Vin的负极，电感LI的一端接二极管D5与二极管Dl的结点，电感LI 的另一端接二极管D4的正极，二极管D4的负极接直流电源输入端Vin的正极，高频开关K4与二极管D4并联，直流电源输入端Vin的正极第二路接二极管D6的负极，二极管D6的正极经高频开关K3接直流电源输入端Vin的负极，二极管D3的负极接二极管D6的正极，二极管D3的正极接直流电源输入端Vin的负极，电感L2的一端接二极管D6与二极管D3的结点，电感L2的另一端接二极管D2的正极，二极管D2的负极接直流电源输入端Vin的正极，高频开关K2与二极管D2并联，电感LI与高频开关K4的结点为电路的一个输出端，电感L2与高频开关K2的结点为电路的另一个输出端。
2.根据权利要求I所述的一种单相并网逆变电路，其特征在于所述逆变电路还包括二极管D7-D8，当直流电源输入端Vin的正极第一路首先经过二极管Dl时，二极管D7和二极管D8的负极接直流电源输入端Vin的正极，二极管D7的正极接电感LI与高频开关K4的结点，二极管D8的正极接电感L2与高频开关K2的结点；当直流电源输入端Vin的正极第一路首先经过二极管D5时，二极管D7和二极管D8的正极接直流电源输入端Vin的负极，二极管D7的负极接电感LI与高频开关K4的结点，二极管D8的负极接电感L2与高频开关 K2的结点。
专利摘要本实用新型公开了一种单相并网逆变电路，属于逆变器技术领域。所述逆变电路包括二极管D1-D6、电感L1-L2和高频开关K1-K4。采用所述逆变电路的逆变器，在工作过程中能完全避免分布电容上开关频率下共模电压的变化，从而具有不会出现高频共模电流的特点，达到了抑制高频共模电流的目的；此外所述电路相对于普通全桥逆变电路只增加了无源器件二极管，与其他实现相同功能的逆变电路需要增加有源器件相比，所述电路不仅可以降低成本，而且提高了电路的性能和可靠性。
文档编号H02M7/521GK202475299SQ20122006033
公开日2012年10月3日 申请日期2012年2月23日 优先权日2012年2月23日
发明者徐卫东, 贾彤颖 申请人:石家庄通合电子有限公司