一种新型h6单相非隔离并网逆变器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力电子功率变换领域，尤其涉及一种新型H6单相非隔离并网逆变 器。 技术背景
[0002] 近年来，由于国家政策的支持，并网逆变器得到了长足的发展，从微型逆变器到单 相小功率逆变器再到三相中大功率逆变器，衍生出的各种新型拓扑。拓扑结构的性能对整 个系统的发电效率起到关键作用，而且大大影响整个系统使用的可靠性和生产成本。在保 证低漏电流的基础上提高效率是研究新型拓扑的核心目标。带输出变压器的隔离型是并网 逆变器中最常见的结构之一，也是目前市场上使用最多的并网逆变器。该变压器同时完成 电压匹配以及隔离功能。由于变压器的隔离作用：一方面，可以保护人身安全，另一方面，保 证了系统不会向电网注入直流分量，有效地防止配电变压器的饱和。但是变压器增加了整 个系统的体积、重量和成本。非隔离型并网逆变器以其效率高、体积小、成本低的优势，已经 在分布式光伏发电系统中占据主流。但是，非隔离型并网逆变器因为没有隔离变压器，从而 带来漏电流问题。漏电流本质为共模电流，而这一寄生电容会与逆变器输出滤波元件以及 电网阻抗组成共模谐振电路，逆变器的功率开关动作时会引起寄生电容上的电压即共模电 压Ucm的变化，变化的共模电压能够激励这个谐振电路从而产生共模电流Icm。共模电流的 出现，会增加系统的传导损耗，降低了电磁兼容性并产生安全问题。而且，对地漏电流太大 还会造成交流滤波器的饱和，降低滤波效果，同时也可能造成并网逆变器的损坏。为保证安 全，VDE0126-1-1标准对并网系统的共模电流作出严格规定。为抑制非隔离型并网逆变器 的漏电流，应尽量使共模电压Ucm变化减小。如果能保证共模电压Ucm为一恒值，则能够在 原理上消除共模电流Icm。
[0003] 传统的H4型逆变器在单极性调制方式下不能抑制漏电流，双极性调制方式下，虽 然能够有效地抑制漏电流，但是所有的开关器件都工作在高频状态下，增加了开关损耗，而 且双极性调制时其逆变输出的纹波电流幅值较大。为了提高并网逆变器的效率、可靠性、供 电质量等性能，各类拓扑结构被相继提出并被广泛应用，其中最具代表性的有H5和H6拓 扑。德国SMA公司发明的五开关（H5)型拓扑，能够有效地解决漏电流问题，其最高效率达到 98. 1 %。相关文献提出的H6型拓扑，能够有效的抑制漏电流，二极管采用快恢复型二极管， 大幅降低二极管反向恢复损耗，但是续流阶段电流仍流经二极管，导通损耗仍然较大，尤其 是在大电流的情况下。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明提出的一种新型H6单相非隔离并网逆变器在减 少二极管数量和提高共模电流抑制能力的基础上能有效提高逆变器的效率，具体技术方案 如下：
[0005] -种新型H6单相非隔离并网逆变器，由六个开关管S1-S6、滤波模块以及调制电 路模块组成；
[0006] 其中，开关管S1的漏极和开关管S2的漏极相连并连接至直流侧正端，开关管S1 的源极和S2的源极相连并分别与开关管S5的漏极、开关管S6的漏极连接，开关管S5的源 极和S6的源极相连并分别与开关管S3的漏极、开关管S4的漏极连接，开关管S3的源极和 开关管S4的源极相连并连接至直流侧负端；
[0007] 所述滤波模块主要包括两个电感L1和L2,所述电感L1 一端连接开关管S5的源 极，一端连接交流侧；所述电感L2 -端连接开关管S4的漏极，一端连接交流侧；
[0008] 所述调制电路模块为DSP控制器，开关管Sl、S4的栅极接到由正弦波和三角波比 较得出的驱动信号输出端；开关管S2、S3的栅极接到由相位相差180°的正弦波和上述同 一个三角波比较得出的驱动信号输出端；开关管S5栅极接到在交流侧正半周为1，负半周 由开关管S2、S3驱动信号经过非运算得到的驱动信号输出端；开关管S6的栅极接到在交流 侧正半周由开关管Sl、S4驱动信号经过非运算得到，负半周恒为1的驱动信号输出端；
[0009] 本发明的逆变器在每个正弦周期内存在四种工作模态：
[0010] 工作模态1 :交流侧电压正半周时，开关管S5-直通，S2、S3常断，以相同驱动信号 驱动S1、S4高频开关。S1、S4导通时，并网电流经S1、S5、滤波电感L1、电网、滤波电感L2、 S4构成回路向电网供电。桥臂输出电压为UAB= +UDC。
[0011] 工作模态2 :S1、S4关断，S2、S3常断，S5导通，S6高频开关，当S6导通时，并网电 流经过S5、滤波电感L1、电网、滤波电感L2、S6构成续流回路，此时电网与直流侧脱离。桥 臂输出电压为UAB= 0。
[0012] 工作模态3:交流侧电压负半周时，开关管S6-直导通，S1、S4常断，以相同信号驱 动S2、S3高频开关。S2、S3导通时，输入电流经过S2、S6、滤波电感L2、电网、滤波电感L1、 S3构成回路向电网侧供电。桥臂输出电压为UAB= -UDC。
[0013] 工作模态4:S1、S4关断，S2、S3关断，S6 -直导通、S5高频开关，当S5导通时，电 流经过S5、S6、滤波电感L2、电网、滤波电感L1构成续流回路，此时电网与直流侧脱离。桥 臂输出电压UAB = 0。
[0014] 交流侧电压正半周，工作模态1中，S1、S5导通，桥臂输出A点对直流母线负 端N的电压UAN=UDC，S4导通，桥臂输出B点对直流母线负端N的电压UBN= 0,所以
〇；.
[0015] 工作模态2中，S1、S3关断，此时利用关断的S1、S3开关管结电容实现均压，桥 臂输出A点对直流母线负端N的电压UAN= 0. 5UDe，S2、S4关断，此时利用关断的S2、S4开 关管结电容实现均压，桥臂输出B点对直流母线负端N电压UBN= 0. 5UDD所以共模电压为
[0016] 交流侧电压负半周的分析与正半周类似，不再详述。有上述分析可得共模电压 =0. 5UDe，保持恒定，据此可得漏电流]："= 0。原理上满足抑制漏电流的设计原则。
[0017] 进一步的，所述开关管S1-S6采用N沟道增强型M0SFET，这是出于对关闭或导通器 件所需电压的考虑。
[0018] 进一步的，所述开关管S1-S6的漏极和源极都连接一个续流二极管，所述开关管 的源极接二极管的正极，所述开关管的漏极接二极管的负极，所述续流二极管用于提高开 关速度，维持续流，防止关闭电源时反向