一种中点电位续流的光伏并网单相逆变器拓扑结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种单相逆变器拓扑结构，尤其是涉及一种中点电位续流的光伏并网 单相逆变器拓扑结构。
【背景技术】
[0002] 光伏并网逆变器要求效率高、成本低，能够承受光伏阵列输出电压波动大的不良 影响，而且其交流输出也要满足较高的电能质量。按照逆变器是否带有隔离变压器可以分 为隔离型和非隔离型。隔离型光伏逆变器实现了电网和电池板的电气隔离，保障了人身和 设备安全，但其体积大，价格高，系统变换效率较低。非隔离光伏逆变器结构不含变压器，具 有效率高、体积小、重量轻、成本低等诸多优势。
[0003] 目前，非隔离光伏逆变器系统的最高效率可以达到98%以上。但是，变压器的移除 使得输入输出之间存在电气连接，由于电池板对地电容的存在，逆变器工作时会产生共模 漏电流，增大系统电磁干扰，影响进网电流的质量，危害人身和设备安全。为了保证人身和 设备安全，漏电流必须被抑制在一定的范围内。
[0004] 现在市场上用于光伏发电系统的非隔离型逆变器大多数采用Heric或H5拓扑，如 图10所示为Heric结构拓扑图、图11为Heric结构拓扑图的驱动信号图、图12为Heric结构拓 扑图的共模电流的频谱分析图，Heric结构拓扑图虽然为电流提供了续流回路，实现了交流 侧或直流侧解耦。可是，这些拓扑在续流模态中，因为续流回路电位处于悬浮状态，仍然会 产生较大的漏电流。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种共模电压恒定、 共模特性好的中点电位续流的单相逆变器拓扑结构。
[0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:一种中点电位续流的光伏并网单相 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、滤波电路及电 网，还包括双向钳位回路单元，所述的双向钳位回路单元所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。
[0007] 所述的钳位电容组包括第一钳位电容和第二钳位电容，所述的第一钳位电容的正 极与所述的光伏阵列的正极连接，所述的第二钳位电容的负极与所述的光伏阵列的负极连 接，所述的第一钳位电容的负极与所述的第二钳位电容的正极连接。
[0008] 所述的单相全桥逆变器包括第一 IGBT、第二IGBT、第三IGBT及第四IGBT，所述的第 一 IGBT的发射极与第二IGBT的集电极连接，所述的第三IGBT的发射极与第四IGBT的集电极 连接，所述的第一 IGBT的集电极与第三IGBT的集电极连接且均与光伏阵列的正极连接，所 述的第二IGBT的发射极与第四IGBT的发射极连接且均与光伏阵列的负极连接。
[0009] 所述的第一 IGBT、第二IGBT、第三IGBT及第四IGBT均反并联有二极管。
[0010]所述的滤波电路包括依次连接的第一滤波电感、滤波电容及第二滤波电感，所述 的第一滤波电感与所述的第一 IGBT的发射极连接，所述的第二滤波电感与所述的第四IGBT 的集电极连接，所述的滤波电容两端与电网并联。
[0011]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。 [0012]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。
[0013]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。
[0014] 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。
[0015] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0016] (1)与H e r i c拓扑结构相比，本发明提出的拓扑结构去除原有的续流回路，并增加 双向钳位回路单元，能够使逆变器在处于续流模态时，仅通过低频开关，构造钳位电压回 路，使续流回路的电位被钳位在光伏阵列输出电压的一半，保证了共模电压在全周期内处 于恒定，从而实现减小共模电流(漏电流)的要求，具有更好的共模特性；
[0017] (2)本发明提出的拓扑结构同时实现了构造续流回路和中点钳位的功能，减少了 共模电流，拥有较好的共模特性；
[0018] (3)本发明提出的拓扑结构只需要4个高频开关器件，且在工作状态中同时最多只 有2个开关高频工作，与一般的中点钳位单相非隔离型逆变器拓扑相比（如AVC-HERIC)具有 成本低，开关损耗小的优势。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明一种中点电位续流的光伏并网单相逆变器拓扑结构图；
[0020] 图2为图1拓扑图的驱动信号；
[0021 ]图3为图1中拓扑图在入网电流正半周时，功率传输模态下的电流流向图；
[0022]图4为图1中拓扑图在入网电流正半周时，续流模态下的电流流向图；
[0023] 图5为图1中拓扑图在入网电流负半周时，功率传输模态下的电流流向图；
[0024] 图6为图1中拓扑图在入网电流负半周时，续流模态下的电流流向图；
[0025] 图7为图1中拓扑图的共模电压的工频波形；
[0026] 图8为图1中拓扑图的共模电流的工频波形；
[0027] 图9为图1中拓扑图的共模电流的频谱分析图；
[0028] 图10为Heric结构拓扑图；
[0029]图11为Her i c结构拓扑图的驱动信号图；
[0030]图12为图10拓扑图的共模电流的频谱分析图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0032] 如图1所示，一种中点电位续流的光伏并网单相逆变器拓扑结构，包括依次连接的 光伏阵列、钳位电容组、单相全桥逆变器、滤波电路及电网，该拓扑结构还包括双向钳位回 路单元，双向钳位回路单元所包括钳位回路正单元和钳位回路负单元，钳位回路正单元和 钳位回路负单元均与钳位电容组和滤波电路连接。
[0033] 钳位电容组包括第一钳位电容和第二钳位电容，第一钳位电容的正极与光伏阵列 的正极连接，第二钳位电容的负极与光伏阵列的负极连接，第一钳位电容的负极与第二钳 位电容的正极连接。
[0034] 单相全桥逆变器包括第一 IGBT、第二IGBT、第三IGBT及第四IGBT，第一 IGBT的发射 极与第二IGBT的集电极连接，第三IGBT的发射极与第四IGBT的集电极连接，第一 IGBT的集 电极与第三IGBT的集电极连接且均与光伏阵列的正极连接，第二IGBT的发射极与第四IGBT 的发射极连接且均与光伏阵列的负极连接。第一 IGBT、第二IGBT、第三IGBT及第四IGBT均反 并联有二极管。
[0035]滤波电路包括依次连接的第一滤波电感、滤波电容及第二滤波电感，第一滤波电 感与第一 IGBT的发射极连接，第二滤波电感与第四IGBT的集电极连接，滤波电容两端与电 网并联。
[0036]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，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，第一 钳位二极管和第二钳位二极管均与钳位电容组连接，第一 IGBT模块、第二IGBT模块、第三 IGBT模块及第四IGBT模块均与滤波电路连接。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。
[0037]第一 IGBT模块和第二IG