点的电压，Ubn为图中B、N两点的电压，Uab为差 模电压，Ucm为共模电压、Upv为光伏阵列产生的直流电压。
[00对 3)模态3:功率传输模态，入网电流负半周，如图14所示，S2、S3、Sal、Sb2及Sb3导通，其 余关断。此时，Uan = 0，Ubn = Upv，Uab = -Upv，共模电压为Ucm = ( Uan+Ubn ) /2 = 0.抓PV，其中，Uan为 图中A、N两点的电压，Ubn为图中B、N两点的电压，Uab为差模电压，Ucm为共模电压、Upv为光伏阵 列产生的直流电压。
[0化6] 4 )模态4 :续流模态，入网电流负半周，如图1 5所示，Sal、Sb2及Sb3导通，其余关断，续 流回路通过二极管Dl和D2错位至中点电压。UAN = 0.5Upv，UBN = 0.抓pv，UAB = 0，共模电压为UcM = (Uan+Ubn)/2 = 0.抓PV，其中，Uan为图中A、N两点的电压，Ubn为图中B、N两点的电压，Uab为差 模电压，Ucm为共模电压、Upv为光伏阵列产生的直流电压。
[0057] 从图12-15可W明显看出运四种模态的共模电压相等，运样整个周期内共模电压 产生的高频脉动会减少，产生较低的漏电流。图3中的Heric拓扑图虽然也有续流回路，但是 续流模态中，电压处于悬浮状态，共模电压依旧会产生高频脉动，产生较高的漏电流。
[0058] 经仿真验证，当仿真参数如表1所示，电路到达稳态的时候，如图7所示的拓扑图的 共模电压（如图9所示）的振幅远小于化ric拓扑图的共模电压的振幅，如图7所示的拓扑图 的的共模电流(漏电流）（如图10所示）的振幅幅值小于Heric拓扑图的共模电流的振幅幅 值。图6是Heric拓扑图的共模电流频谱分析图，图11是图7中拓扑图的共模电流的频谱分析 图；。对比图6和图11，除了工频和开关频率附近的漏电流幅值大体相当W外，图7的拓扑图 的其它频率漏电流幅值小于化ric拓扑图的其它频率漏电流幅值。由此可W看出，应用了本 申请双向错位回路单元的化ric结构拓扑图具有更好共模特性。应用了本申请双向错位回 路单元的化ric结构拓扑图只需要4个高频开关器件，并且同时只有2个开关高频工作。由此 可知，应用了本申请双向错位回路单元的化ric结构拓扑图只需要4个高频开关器件，6个工 频开关器件，成本上来说小于AVC-HERIC拓扑的7个高频开关器件。应用了本申请双向错位 回路单元的化ric结构拓扑图在同时高频工作的开关器件只有2个，少于AVC-肥RIC拓扑的4 个高频工作的开关器件，开关损耗较小。综上所述，应用了本申请双向错位回路单元的 Heri C结构拓扑图虽然共模特性与AVC-HERIC拓扑相当，但应用了本申请双向错位回路单元 的化ric结构拓扑图的成本、开关损耗都要小于AVC-HERIC拓扑图。
[0059] 表1仿真参数
[0062] 实施例2
[0063] 将本申请的双向错位回路单元应用于另一种拓扑图，得到如图16所示的拓扑图， 图17为其驱动信号；图15中，51、52、53、54、55及56为主开关管1681'而1、562、563及564为双向错 位单元的开关管IGBT; Dal和Da2为续流电路的二极管;Cl及C2为错位电容组的电容;Li及L2为 滤波电路的滤波电感；图17中，Usgi-UsgS为主开关管Si-Ss的栅级-源级电压，Usg7-Usgio为双向 错位单元的开关管Sbi-Sb4的栅级-源级电压，Ur为入网电压。如图22-24所示分别为共模电压 的工频波形、共模电流的工频波形及共模电流的频谱分析图。四种工作模态如下：
[0064] 1)模态1:功率传输模态，入网电流正半周，如图18所示，Si、S2、Ss、Sb成Sb3导通，其 余关断。此时，Uan = Upv，Ubn = 0，Uab = Upv，共模电压为Ucm = ( Uan+Ubn ) /2 = 0.5Upv，其中，Uan 为图 中A、N两点的电压，Ubn为图中B、N两点的电压，Uab为差模电压，化M为共模电压、Upv为光伏阵列 产生的直流电压。
[0065] 2)模态2:续流模态，入网电流正半周，如图19所示，S2、Sbi及Sb3导通，其余关断，续 流回路通过二极管Dl和D2错位至中点电压。UAN = 0.5Upv，UBN = 0.抓pv，UAB = 0，共模电压为UcM = (Uan+Ubn)/2 = 0.抓PV，其中，Uan为图中A、N两点的电压，Ubn为图中B、N两点的电压，Uab为差 模电压，Ucm为共模电压、Upv为光伏阵列产生的直流电压。
[0066] 3)模态3:功率传输模态，入网电流负半周，如图20所示，53、55、54、562及564导通，其 余关断。此时，Uan = 0，Ubn = Upv，Uab = -Upv，共模电压为Ucm =( Uan+Ubn ) /2 = 0.抓PV，其中，Uan为 图中A、N两点的电压，Ubn为图中B、N两点的电压，Uab为差模电压，化M为共模电压、Upv为光伏阵 列产生的直流电压。
[0067] 4)模态4:续流模态，入网电流负半周，如图21所示，S3、Sb2及Sb4导通，其余关断，续 流回路通过二极管Di和〇2错位至中点电压。AN = 0.5Upv，Ubn=0.5Upv，Uab = 0，共模电压为Ucm= (Uan+Ubn)/2 = 0.抓pv，其中，Uan为图中A、N两点的电压，Ubn为图中B、N两点的电压，Uab为差模 电压，化M为共模电压、Upv为光伏阵列产生的直流电压。
[006引实施例3
[0069]将本申请的双向错位回路单元应用于另一种拓扑图，得到如图25的拓扑图，图26 为其驱动信号；图25中，51、52、53、54、55及56为主开关管1681'向1、562、563及564为双向错位单 元的开关管IGBT; Dal和Da2为续流电路的二极管;Cl及C2为错位电容组的电容;Ll及L2为滤波 电路的滤波电感；图26中，Usgi-Usg功主开关管Si-Ss的栅级-源级电压，IW-UsgiO为双向错位 单元的开关管Sbi-Sb4的栅级-源级电压，Ur为入网电压。如图31-33所示分别为共模电压的工 频波形、共模电流的工频波形及共模电流的频谱分析图。四种工作模态如下：
[0070] 1)模态1:功率传输模态，入网电流正半周，如图27所示，Si、Ss、Ss、Sb成Sb4导通，其 余关断。此时，Uan = Upv，Ubn = 0，Uab = Upv，共模电压为Ucm = ( Uan+Ubn ) /2 = 0.5Upv，其中，Uan 为图 中A、N两点的电压，Ubn为图中B、N两点的电压，Uab为差模电压，Ucm为共模电压、Upv为光伏阵列 产生的直流电压。
[0071] 2)模态2:续流模态，入网电流正半周，如图28所示，Ss、Sbi及Sb4导通，其余关断，续 流回路通过二极管化和化错位至中点电压。Uan = O.抓口￥，1^ = 0.5化乂，1^ = 0，共模电压为 Ucm=(Uan+Ubn)/2 = 0.5Upv，其中，Uan为图中A、N两点的电压，Ubn为图中B、N两点的电压，Uab为 差模电压，Ucm为共模电压、Upv为光伏阵列产生的直流电压。
[00巧 3)模态3:功率传输模态，入网电流负半周，如图29所示，53、54心、562及563导通，其 余关断。此时，Uan = 0，Ubn = Upv，Uab = -Upv，共模电压为 Ucm =化 an+Ubn ) /2 = 0.5Up V，其中，Uan 为 图中A、N两点的电压，Ubn为图中B、N两点的电压，Uab为差模电压，Ucm为共模电压、Upv为光伏阵 列产生的直流电压。
[007；3] 4)模态4:续流模态，入网电流负半周，如图30所示，S2、Sb2及Sb3导通，其余关断，续 流回路通过二极管化和化错位至中点电压。Uan = O.抓口￥，1^ = 0.5化乂，1^ = 0，共模电压为 化m=(Uan+Ubn)/2 = 0.抓PV，其中，Uan为图中A、N两点的电压，Ubn为图中B、N两点的电压，Uab为 差模电压，Ucm为共模电压、Upv为光伏阵列产生的直流电压。
【主权项】
1. 一种双向钳位回路单元，用于带续流回路的单极性调制的单相非隔离型光伏并网逆 变器拓扑结构中，所述的逆变器拓扑结构包括依次连接的光伏阵列、钳位电容组、单相全桥 逆变器、续流电路、滤波电路及电网，其特征在于，所述的双向钳位回路单元包括钳位回路 正单元和钳位回路负单元，所述的钳位回路正单元和钳位回路负单元均与所述的钳位电容 组和滤波电路连接。2. 根据权利要求1所述的一种双向钳位回路单元，其特征在于，所述的钳位回路正单元 包括相互连接的第一钳位二极管、第一 IGBT模块和第二IGBT模块，所述的钳位回路负单元 包括相互连接的第二钳位二极管、第三IGBT模块和第四IGBT模块，所述的第一钳位二极管 和第二钳位二极管均与所述的钳位电容组连接，所述的第一 IGBT模块、第二IGBT模块、第三 IGBT模块及第四IGBT模块均与所述的滤波电路连接。3. 根据权利要求2所述的一种双向钳位回路单元，其特征在于，所述的第一 IGBT模块、 第二IGBT模块、第三IGBT模块和第四IGBT模块结构均相同，均为一 IGBT反并联一二极管。4. 根据权利要求3所述的一种双向钳位回路单元，其特征在于，所述的第一 IGBT模块和 第二IGBT模块中的IGBT的集电极相互连接，并均与所述的第一钳位二极管的阴极连接，所 述的第一钳位二极管的阳极与所述的钳位电容组连接，所述的第一 IGBT模块中IGBT的发射 极与所述的滤波电路连接，所述的第二IGBT模块中IGBT的发射极与所述的滤波电路连接。5. 根据权利要求4所述的一种双向钳位回路单元，其特征在于，所述的第三IGBT模块和 第四IGBT模块中的IGBT的发射极相互连接，并均与所述的第二钳位二极管的阳极连接，所 述的第二钳位二极管的阴极与所述的钳位电容组连接，所述的第三IGBT模块中IGBT的集电 极与所述的滤波电路连接，所述的第四IGBT模块中IGBT的集电极与所述的滤波电路连接。
【专利摘要】本发明涉及一种双向钳位回路单元，用于带续流回路的单极性调制的单相非隔离型光伏并网逆变器拓扑结构中，所述的逆变器拓扑结构包括依次连接的光伏阵列、钳位电容组、单相全桥逆变器、续流电路、滤波电路及电网，所述的双向钳位回路单元包括钳位回路正单元和钳位回路负单元，所述的钳位回路正单元和钳位回路负单元均与所述的钳位电容组和滤波电路连接。与现有技术相比，本发明具有减小共模电流、降低开关损耗等优点。
【IPC分类】H02J3/38, H02M1/34
【公开号】CN105576700
【申请号】CN201610022224
【发明人】赵晋斌, 孙慕文, 屈克庆, 赵济乾
【申请人】上海电力学院
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年1月14日