一种逆变裂相输出拓扑及其调制方法和逆变器与流程

本发明涉及一种逆变器电路，特别是一种逆变裂相输出拓扑及其调制方法和逆变器。

背景技术：

1、现有技术中，非隔离式光伏储能逆变器架构一般不含隔离变压器，虽然拥有变换效率高，体积、重量和成本低的优势，但是由于光伏电池板对地存在寄生电容，而逆变器开关器件的开关动作容易产生高频交变电压，该电压作用在寄生电容之上，且变压器的消除使得光伏组件和电网有了电气连接从而形成回路，最终导致高频共模电流的产生。高频共模电流的产生会带来传导和辐射干扰、进网电流谐波及损耗的增加，甚至危及设备和人员安全。

2、而目前市场上的非隔离式光伏储能逆变器为了实现裂相输出功能并且将高频共模电流抑制到合理水平，通常需要在功率回路中增加额外的高阻抗滤波器，这将导致产品成本上升的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种逆变裂相输出拓扑及其调制方法和逆变器。本发明具有不仅能实现裂相输出，而且无需增加额外的高阻抗滤波器就能将共模电流抑制到较低水平，从而使产品成本降低的特点。

2、本发明的技术方案：一种逆变裂相输出拓扑，包括：

3、输入正极，用于与直流电源的正母线相连接；

4、输入负极，用于与直流电源的负母线相连接；

5、桥臂模块；所述桥臂模块的一端与所述输入正极相连接，所述桥臂模块的另一端与所述输入负极相连接；所述桥臂模块包括相互并联的桥臂一、桥臂二、桥臂三和桥臂四，每个桥臂均包括至少两个相互串联的开关管；以及，

6、滤波模块；所述滤波模块包括四个滤波单元；每个所述桥臂的中点分别与一个所述滤波单元相连接；所述拓扑的中性点形成于所述滤波模块；

7、其中，所述桥臂一和所述桥臂四输入的载波错相180°，调制波错相180°；所述桥臂二和所述桥臂三的载波错相180°，调制波相同且调制波幅值为载波峰值一半。

8、前述的一种逆变裂相输出拓扑中，所述桥臂一包括开关管q1和开关管q2，所述开关管q1的输入端与所述输入正极相连接，所述开关管q1的输出端与所述开关管q2的输入端相连接；所述开关管q2的输出端与所述输入负极相连接；

9、所述桥臂二包括开关管q3和开关管q4，所述开关管q3的输入端与所述输入正极相连接，所述开关管q3的输出端与所述开关管q4的输入端相连接；所述开关管q4的输出端与所述输入负极相连接；

10、所述桥臂三包括开关管q5和开关管q6，所述开关管q5的输入端与所述输入正极相连接，所述开关管q5的输出端与所述开关管q6的输入端相连接；所述开关管q6的输出端与所述输入负极相连接；

11、所述桥臂四包括开关管q7和开关管q8，所述开关管q7的输入端与所述输入正极相连接，所述开关管q7的输出端与所述开关管q8的输入端相连接；所述开关管q8的输出端与所述输入负极相连接。

12、前述的一种逆变裂相输出拓扑中，所述电感子单元包括至少一个电感器；所述电感子单元的第一端与对应的所述桥臂的中点相连接；

13、将与所述桥臂一相连接的滤波单元记为第一滤波单元，与所述桥臂二相连接的滤波单元记为第二滤波单元，与所述桥臂三相连接的滤波单元记为第三滤波单元，与所述桥臂四相连接的滤波单元记为第四滤波单元；

14、所述第一滤波单元及所述第四滤波单元还包括电容子单元；所述电容子单元包括至少一个电容器；

15、在所述第一滤波单元中，所述电容子单元的第一端与所述电感子单元的第二端相连接，所述电容子单元的第二端与第二滤波单元的所述电感子单元的第二端连接至所述中性点；

16、在所述第四滤波单元中，所述电容子单元的第一端与所述电感子单元的第二端相连接，所述电容子单元的第二端与第三滤波单元的所述电感子单元的第二端连接至所述中性点。

17、前述的一种逆变裂相输出拓扑中，所述第一滤波单元的电感子单元包括电感器la，所述第一滤波单元的电容子单元包括电容器c1；所述第二滤波单元的电感子单元包括电感器lb；所述第三滤波单元的电感子单元包括电感器lc；所述第四滤波单元的电感子单元包括电感器ld，所述第四滤波单元的电容子单元包括电容器c2；

18、所述电感器la的第一端与所述桥臂一的中点相连接，所述电感器la的第二端与电容器c1的第一端连接；所述电感器lb的第一端与所述桥臂二的中点相连接；所述电感器lc的第一端与所述桥臂三的中点相连接；所述电感器ld的第一端与所述桥臂四的中点相连接，所述电感器ld的第二端与电容器c2的第一端连接，所述中性点设置于电容器c1的第二端及电容器c2的第二端之间，所述电感器lb的第二端和电感器lc的第二端均连接至中性点。

19、前述的一种逆变裂相输出拓扑中，所述拓扑还包括：

20、第一控制器，与所述桥臂一及桥臂四中的开关管的控制端相连接；所述第一控制器用于控制所述桥臂一和所述桥臂四的载波错相180°，调制波错相180°；以及，

21、第二控制器，与所述桥臂二及桥臂四中的开关管的控制端相连接；所述第二控制器用于控制所述桥臂二和所述桥臂三的载波错相180°，调制波相同且调制波幅值为载波峰值一半。

22、前述的一种逆变裂相输出拓扑中，所述第一控制器包括用于输出调制波的phase控制器和获得开关管驱动信号的pwm1控制器，所述phase控制器的输出端与pwm1控制器的输入端连接；所述第二控制器包括输出调制波的(1/2)ubus控制器和获得开关管驱动信号的pwm2控制器，所述(1/2)ubus控制器的输出端与pwm2控制器的输入端连接。

23、上述的逆变裂相输出拓扑的调制方法为：控制桥臂一和桥臂四的载波错相180°，调制波错相180°；控制桥臂二和桥臂三的载波错相180°，调制波相同，且调制波幅值为其载波峰值的一半。

24、前述的调制方法中，所述桥臂一和桥臂四均由phase控制器和pwm1控制器联合进行控制，使得桥臂一和桥臂四载波错相180°，调制波错相180°；桥臂二和桥臂三均由(1/2)ubus控制器和pwm2控制器联合进行控制，使得桥臂二和桥臂三的载波错相180°，桥臂二和桥臂三的调制波相同，且桥臂二和桥臂三的调制波幅值均为载波峰值的一半。

25、前述的调制方法中，所述phase控制器和pwm1控制器联合的控制方法为：phase控制器输出调制波，pwm1控制器的内部产生载波，并将调制波与载波相比较，获得桥臂一和桥臂四上的开关管驱动信号，使得桥臂一中的开关管q1和开关管q2的驱动信号为互补信号，桥臂四中开关管q7和开关管q8的驱动信号为互补信号；

26、所述(1/2)ubus控制器和pwm2控制器联合控制的方法为：(1/2)ubus控制器输出调制波，pwm2控制器的内部产生载波，并将调制波与载波相比较，获得桥臂二和桥臂三上的开关管驱动信号，使得桥臂二中的开关管q3和开关管q4的驱动信号为互补信号，桥臂三中的开关管q5和开关管q6的驱动信号为互补信号。

27、本方案还包括一种逆变器，包括采用上述的逆变裂相输出拓扑。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

29、本发明依次设置的四个并联的桥臂一、桥臂二、桥臂三以及桥臂四，以及分别与桥臂一、桥臂二、桥臂三以及桥臂四的开关管中点上设置滤波模块并在滤波模块上形成中性点，其中桥臂一和桥臂4的滤波模块包括电容器，桥臂一的载波与桥臂四的载波错相180°，桥臂一的调制波和桥臂四的调制波错相180°；且桥臂二的载波与桥臂三的载波错相180°，桥臂二的调制波与桥臂三的调制波相同，幅值均为其载波峰值的一半，整个电路结构和控制方法简单，既能实现整个拓扑120/240v无漏电流的逆变裂相输出，又能从源头上有效降低共模电压源强度，无需配备昂贵的滤波器即可将共模电流抑制到合理水平，可在非隔离式光伏储能逆变器中应用，技术成本低，应用性广。