逆变器及其控制方法_3

文档序号:8489647阅读:来源:国知局
关S9、第十开关SlO同时交替地开通、关断,且与第八开关S8的开通、关断的动作互补,在第八开关S8关断后,第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关SlO仍未开通,由于第二开关S2和第十开关SlO的阻断作用,第一电感器La、第二电感器Lb的电流通过第一二极管D1、第三开关S3与第四二极管D4续流。于死区时间过后,于第一、第二、第九、第十开关SlO同时开通时,第一电感器La、第二电感器Lb的电感电流通过第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关SlO续流,其中逆变器100的输出端的电压(如:电磁干扰滤波器140的输出端的电网电压v#id)为正值,而第一电感器La的电感电流L为负值。
[0059]值得注意的是,第四工作模态中的死区时间是指在第八开关S8关断后,第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关SlO仍未开通的时间段。在所述死区时间内,由于第二开关S2的体二极管与第一开关SI的体二极管反向串联,第十开关SlO的体二极管与第九开关S9的体二极管反向串联,所以电流无法通过第一开关SI与第九开关S9的体二极管续流,转而通过第一二极管Dl与第四二极管D4续流。在实际应用中,因为MOSFET的体二极管(body d1de)的反向恢复特性很差,当电流流经MOSFET的体二极管后换流时的反向恢复效应会对电路造成严重的干扰,甚至导致MOSFET失效,而上述逆变器中的电流不会流过MOSFET的体二极管,转而通过与其并联的二极管(如图1中的第一、第二、第三、第四二极管)续流,同时与MOSFET并联的二极管可以选择反向恢复特性良好的快恢复二极管或碳化硅二极管,于是避免了上述的严重干扰。因此,所述非隔离型逆变器还可具有提供无功的功效。
[0060]参照图7,于第五工作模态中,持续开通第八开关S8,第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关SlO持续关断,第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7同时交替地开通、关断,且与第三开关S3的开通、关断的动作互补,在第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7开通后,直流源130给第一电感器La、第二电感器Lb反向充磁,其中第一电感器La的电感电流k与逆变器100的输出端的电压(如:电磁干扰滤波器140的输出端的电网电压vgHd)同为负值。
[0061]参照图8,于第六工作模态中,持续开通第八开关S8,第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关SlO持续关断,第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7同时交替地开通、关断,且与第三开关S3的开通、关断的动作互补,在第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7关断后,于第三开关S3未开通时,第一电感器La、第二电感器Lb通过第八开关S8与第六二极管D6续流。在续流阶段,于死区时间过后,亦即在第三开关S3开通后,无电流通过第三开关S3,其中第一电感器La的电感电流k与逆变器100的输出端的电压(如:电磁干扰滤波器140的输出端的电网电压vgHd)同为负值。于第六工作模态中,上述的死区时间是指在第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7关断后,第三开关S3未开通的时间段。
[0062]参照图9,于第七工作模态中,持续开通第八开关S8,第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关SlO持续关断,第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7同时交替地开通、关断,且与第三开关S3的开通、关断的动作互补,在第三开关S3开通后,逆变器100的输出端的电压(如:电磁干扰滤波器140的输出端的电网电压)通过第五二极管D5与第三开关S3给第一电感器La、第二电感器Lb充磁,此时第八开关S8虽开通却无电流通过第八开关S8,其中逆变器100的输出端的电压(如:电磁干扰滤波器140的输出端的电网电压v#id)为负值,而第一电感器La的电感电流L为正值。
[0063]参照图10,于第八工作模态中,持续开通第八开关S8,第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关SlO持续关断,第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7同时交替地开通、关断,且与第三开关S3的开通、关断的动作互补,在第三开关S3关断后,于第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7尚未开通时,由于第七开关S7和第五开关S5的阻断作用,第一电感器La、第二电感器Lb的电流通过第二二极管D2、第八开关S8与第三二极管D3续流。于死区时间过后,亦即第四、第五、第六、第七开关S7同时开通,第一电感器La、第二电感器Lb的电感电流通过第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7续流,其中逆变器100的输出端的电压(如:电磁干扰滤波器140的输出端的电网电压vgrid)为负值,而第一电感器La的电感电流L为正值。
[0064]值得注意的是,第八工作模态中的死区时间是指在第三开关S3关断后,第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7尚未开通时的时间段。在所述死区时间内,由于第五开关S5的体二极管与第四开关S4的体二极管反向串联,第七开关S7的体二极管与第六开关S6的体二极管反向串联,所以电流无法通过第四开关S4与第六开关S6的体二极管续流,转而通过第二二极管D2与第三二极管D3续流。同样避免了电流流经MOSFET体二极管后换流时的反向恢复效应对电路造成严重的干扰。因此,所述非隔离型逆变器还可具有提供无功的功效。
[0065]综合以上,在第一、第四、第五、第八工作模态下,第一输出点a和第二输出点b电压之和为Vd。;在第二、第三、第六、第七工作模态下,第一输出点a和第二输出点b在电性上处于“悬浮”状态,其电位受其它开关及电容分压箝位,适当地选择开关及保持对称性,可以使得第一输出点a和第二输出点b点电位都是'Jl。换言之,通过对称地选择开关,可以使得第一输出点a和第二输出点b电位之和恒定,系统中无共模电压波动,使得如图1所示的逆变器可以适用于非隔离的光伏发电系统中。另外,本发明的非隔离型逆变器在电流续流时,电流不会经过晶体管的体二极管续流,转而经过与所述晶体管并联的外接二极管续流,避免了因所述体二极管的反向恢复效应而造成严重干扰,因此上述的非隔离型逆变器不仅可以可为负载或电网提供有功功率(如第一、第二、第五、第六工作模态),而且具有提供无功功率的功效(如第三、第四、第七、第八工作模态)。
[0066]另一方面,图11是依照本发明另一实施例的一种逆变器的电路图,图1的逆变器100与图11的逆变器200的不同之处在于输出点位置的改变。如图11所示,第二开关S2、第三开关S3之间的连接点作为第一输出点a’,所述第七开关S7、第八开关S8之间的连接点作为第二输出点b’。
[0067]于使用时,直流源130提供直流电压Vd。,逆变器200控制电路可采用单极性调制,其控制方法包括:同步启闭第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关S10,并控制第三开关S3的启闭与第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关SlO的启闭互补;以及同步启闭第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7,并控制第八开关S8的启闭动作与第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7的启闭动作互补。如此,通过对称地选择开关,可以使得第一输出点a’和第二输出点b’电位之和恒定,无共模电压波动。
[0068]具体而言,图12是图11的逆变器200的电网电压vgHd(逆变器的输出端的电压)、电感电流k与开关时序的关系图。如图12所示,第一、第二、第九、第十开关的控制信号G1、G2、G9、GlO与第三开关的控制信号G3互补;第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7的控制信号G4、G5、G6、G7与第八开关的控制信号G8互补,借以使逆变器输出交流电,在这种设定下本控制方法可以兼容对有功功率输出和无功功率输出的控制。
[0069]实作上,控制电路可以根据如图12的控制时序来操控逆变器200,在控制电路所执行的逆变器200的控制方法中,有八种工作模态。逆变器200八种工作模态与前述的逆变器100八种工作模态相似,不同之处在于第三开关S3和第八开关S8的启闭动作互相对调,故本实施例不再重复赘述。
[0070]综合上述实施例,本发明所提供的逆变器的控制方法涵盖以下步骤:同步启闭第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关S10,并控制第三开关S3或第八开关S8的启闭与第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关SlO的启闭互补;同步启闭第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7。当第八开关S8的启闭与第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关SlO的启闭互补时,控制第三开关S3的启闭动作与第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7的启闭动作互补;反之,当第三开关S3的启闭与第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关SlO的启闭互补时,控制第八开关S8的启闭动作与第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7的启闭动作互补。
[0071]虽然本发明已以实施方式揭露如上,然其并非用以限定本发明,任何熟悉此技艺者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作各种的更动与润饰,因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。
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