一种逆变器的制造方法_2

文档序号:10283581阅读:来源:国知局
[0042] 图11为本实用新型提供的另一种调制方式的波形图;
[0043] 图12为本实用新型提供的另一种调制方式的波形图;
[0044] 图13-图16为本实用新型提供的有功工作模式的示意图;
[0045] 图17-图20为本实用新型提供的无功工作模式的示意图。
【具体实施方式】
[0046]图1为一种低漏电流的逆变器,该逆变器包括6个开关管Q1至Q6,以及两个对称电 感Ln和L12。根据该逆变器的拓扑结构可知,该逆变器至少具有以下不足:
[0047] 1、该逆变器中零电平续流回路未被钳位,高频漏电流依然存在。
[0048] 2、该逆变器中6个开关管的最大耐压值均为直流电源的电压(即母线电压),导致 成本较高。例如从图1中可以看出,当输出"+Γ电平时,该逆变器的开关管Q1和Q4导通,开关 管Q6承受母线电压;同理,当输出"-Γ电平时,Q5承受母线电压。
[0049] 3、该逆变器为了保证较低的漏电流,需设置两个对称的电感,即Ln和L12,不仅使 得逆变器的体积比较大,而且还增加了成本。
[0050] 4、针对光伏发电领域,光伏电池的电势诱导衰减(PID,Potential Induced Degradat ion)效应将引起光伏电池发电能力衰减,其抑制措施是尽可能的提高直流电源负 极对地的电压,如图1所示的常规的非隔离逆变器中,直流侧对地的电压一般低于电网电压 有效值的负值,不具备PID抑制能力。
[0051 ] 5、该逆变器每个时刻有3个开关管工作于高频状态,拓扑效率较低。
[0052]本实用新型提供一种逆变器,在实现低漏电流的同时能够降低开关管的最大耐压 值,从而降低成本。
[0053] 此外,本实用新型逆变器,还具有漏电流更小,电感数量少,具备PID抑制能力,拓 扑效率高等优点。
[0054] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案,下面将结合本申请实 施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施 例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通 技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本实用新型 保护的范围。
[0055] 请参阅图2,本实用新型提供了逆变器的一种实施例。本实施例所述的逆变器包括 6个开关管:第一开关管51、第二开关管&、第三开关管S 3、第四开关管S4、第五开关管&和第 六开关管S6,还包括第一支路和第二支路。
[0056]在本实施例中,第一开关管&、第二开关管S2和第三开关管&依次串联形成桥臂1, 桥臂1的两个中点分别为A点和B点;第四开关管S4、第五开关管&和第六开关管S6依次串联 形成桥臂2,桥臂2的两个中点分别为C点和D点;桥臂1和桥臂2均与直流电源Vd。并联,储能单 元也与直流电源Vd。并联。其中,A点和C点之间构成第一支路,B点和D点之间构成第二支路, 所述第一支路包括第一电感Li,所述第一支路更靠近直流电源V dc的正极,第二支路包括逆 变器的交流输出端,所述交流输出端用于连接电网电压Vgrid,所述第二支路更靠近直流电 源Vd。的负极,根据需要可在电网电压V grid的两端并联用于滤波的电容以滤除谐波。
[0057]下面说明本实施例的具体拓扑结构。
[0058]第一开关管第一端连接直流电源Vdc的正极、储能单元的第一端和第四开关管 S4的第一端;第一开关管Si的第二端连接第二开关管52的第一端和第一支路的第一端(A 点);第四开关管S4的第二端连接第五开关管&的第一端和第一支路的第二端(C点)。
[0059] 第二开关管&的第二端连接第三开关管S3的第一端和第二支路的第一端(B点);第 五开关管&的第二端连接第六开关管S 6的第一端和第二支路的第二端(D点);第三开关管& 的第二端连接直流电源Vd。的负极、储能单元的第二端和第六开关管S 6的第二端。
[0060] 其中,直流电源可以为光伏电源(例如PV电池板)或者风力发电电源等。储能单元 为用于储能的部件,例如可以包括一个或者多个电容。6个开关管,即第一开关管3 1、第二开 关管S2、第三开关管&、第四开关管S4、第五开关管&和第六开关管S 6,器件本身可以均具有 反并联二极管,或者各个开关管器件本身不具有反并联二极管,而是在各个开关管的两端 并联上反并联二极管。其中,所述6个开关管可以为IGBT和M0S管中任一种开关管。
[0061] 通过上述技术方案可知,本实施例的逆变器中,第二支路(即B点和D点之间的支 路)包括所述逆变器的交流输出端,并且第二支路的第一端通过第三开关管S 3连接直流电 源Vd。的负极,第二支路的第二端通过第六开关管S6连接直流电源Vd。的负极,也就是说第二 支路更靠近直流电源Vd。的负极。不仅将直流电源Vd。钳位到所述交流输出端中的一个输出 端,即电网电压V grid的一端,使得直流电源Vd。对地产生的共模电压较小,漏电流较小;而且 还使得第三开关管S3和第六开关管S 6的最大耐压值为电网电压Vgrid,而电网电压Vgrid小于 直流电源Vd。的电压(即母线电压),因此,降低了第三开关管S 3和第六开关管S6的最大耐压 值,从而降低成本。
[0062] 进一步说明的是,本实用新型逆变器中,由于将直流电源VdcJ甘位到电网电压Vgrid 的一端,因此,第三开关管S3和第六开关管S6工作在工频,直流电源Vd。的负极对地的电压 v_有半个工频周期为0,无漏电流,有半个工频周期为电网电SVgrid的负值,仅有工频漏电 流,整个工频周期无高频漏电流,相对于图1所示的常规拓扑,漏电流更小。
[0063] 此外,本实用新型的逆变器还具有以下优点:
[0064] 1、不需要两个对称的电感,最少只需要一个电感,即第一电感Li,从而减少了电感 的数量,进一步简化结构,减少体积并降低了成本。其中,第一电感U的电感值可以为图1所 示的电感Ln和Ll2的电感值之和,从而实现与图1所示的电感Ln和Ll2相同的滤波效果。
[0065] 2、由于直流电源Vd。的负极对地的电压V_,有半个工频周期为0,半个工频周期的 电压为电网电压Vgrid的负值,因此直流电源Vd。的负极对地的电压V。?更接近于零电压,具备 PID抑制能力。下面举例说明。如图3所示,假设电网电压Vgrid为正弦波,即Vgrid = Vmsin( ω t),图1所示的常规拓扑中,直流电源Vd。的负极对地的电压V。。^受滤波参数影响约为 -匕/W,而本实施例的电的波形如图3所示,平均值为-Vm/3i,可以看出,相比于电压 V_i,乂_更接近于零电压,并且有VCOTl = 2.22V_。
[0066] 3、第三开关管&和第六开关管S6工作在工频,因此每个时刻只有2个开关管工作于 高频状态,相比于图1所示的常规拓扑,提高了拓扑效率。
[0067] 4、若所述6个开关管均具有反并联二极管,当系统紧急关机时,也就是第一开关管 Si至第六开关管S6的驱动全部关断并且电网电压切断时,第一电感U上的能量可以直接通 过6个开关管的反并联二极管释放到储能单元上,而相对于电网电压并联的电容,储能单元 的电容一般比较大,因此不会将直流电源Vd。可能并联的滤波电容的电压或者开关管结电容 的电压冲得过高。
[0068] 5、能够很方便实现第二开关管S2对第一开关管Si、以及第五开关管S5对第四开关 管S4的自举驱动,且第二开关管&和第五开关管&的参考电位相对稳定,节约了驱动成本。
[0069] 本实用新型中,所述第二支路除了所述交流输出端之外,还可以包括与所述交流 输出端串联的第二电感L2,例如图4所示,交流输出端(即电网电压V grid)连接B点,第二电感 L2连接D点,或者交流输出端与第二电感。可以互换。其中,第二电感L2能够提高滤波效果, 例如,若图4所示的第一电感1^与图2所示的第一电感1^的感值
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