一种单相逆变器、dcac转换器及其控制方法_3

文档序号:9690433阅读:来源:国知局
输出端串联的多个所述单相逆变器时,第一电容C1的个数与所述单相逆变器 的个数相同,各自将接收的电压进行滤波后再发送至相连接的所述DCAC转换器。
[0094]优选的,第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5及第六开关管Q6均为:M0S管、绝缘栅双极型功率管IGBT、集成栅极换流晶闸管IGCT或者 电子注入增强门极晶体管IEGT。
[0095]优选的,所述单相逆变器还包括:D⑶C转换器;所述D⑶C转换器的两个输出端分别 与所述DCAC转换器的所述高电位输入端及所述低电位输入端相连。
[0096] 所述单相逆变器可以应用于光伏并网发电系统,光伏并网逆变器是光伏并网发电 系统的能量转换与控制的核心。光伏并网逆变器将太阳能电池板产生的直流电经过所述 D⑶C转换器的直流升压后得到高压直流电Vdc,再经过所述DCAC转换器将高压直流电Vdc转 换成交流电,通过控制输出端电感电流使输出保持为与电网电压同频同相的正弦信号,从 而达到并网运行的目的。
[0097]本发明另一实施例还提供了一种DCAC转换器的控制方法,应用于图1或者图2所示 的单相逆变器;所述DCAC转换器的控制方法包括:
[0098]接收驱动信号,根据所述驱动信号控制所述DCAC转换器中的各个开关管导通或者 截止,使所述DCAC转换器按照六个模态进行工作;其中:
[0099] 在图1的基础上,即当所述第二连接点与所述第四连接点相连,第一连接点(A点) 通过第一滤波电感L1与滤波电容C2的一端相连,第三连接点(B点)通过第二滤波电感L2与 滤波电容C2的另一端相连时,所述六个模态分别为:
[0100]第一模态:第一开关管Q1、第四开关管Q4及第六开关管Q6均导通。
[0101]如图3中的粗线所示,在电网电压Vg的正半周期,当第一开关管Q1、第四开关管Q4 及第六开关管Q6均处于工作状态时,电流经第一开关管Q1为第一滤波电感L1、第二滤波电 感L2及滤波电容C2组成的LCL滤波器充电,再经第六开关管Q6和第四开关管Q4形成回路。
[0103] 差模电压为:Vdm=Van-Vbn=Vdc-0 =Vdc;
[0104] 其中,Van为A点到所述DCAC转换器的低电位输入端N之间的压差;VBN为B点到所述 DCAC转换器的低电位输入端N之间的压差;Vd。为所述DCAC转换器的高电位输入端P到所述 DCAC转换器的低电位输入端N之间的压差。
[0105]第二模态:与第五开关管Q5反向并联的二极管及第六开关管Q6均导通;
[0106]如图4中的粗线所示,在电网电压Vg的正半周期,当第五开关管Q5及第六开关管Q6 均处于工作状态时,所述LCL滤波器上存储的电能经过第六开关管Q6及与第五开关管Q5反 向并联的二极管形成续流回路。
[0109] 第三模态:与第二开关管Q2反向并联的二极管、与第三开关管Q3反向并联的二极 管及与第五开关管Q5反向并联的二极管均导通;
[0110] 如图5中的粗线所示,在电网电压Vg的负半周期,当第二开关管Q2、第三开关管Q3 及第五开关管Q5均处于工作状态时,电流经与第二开关管Q2反向并联的二极管及与第五开 关管Q5反向并联的二极管为所述LCL滤波器充电,再经与第三开关管Q3反向并联的二极管 形成回路。
[01 12]差 1?电压为:VDM= VAN_VBN =0_Vdc= _Vdc〇
[0113]第四模态:第二开关管Q2、第三开关管Q3及第五开关管Q5均导通;
[0114]如图6中的粗线所示,在电网电压Vg的负半周期,当第二开关管Q2、第三开关管Q3 及第五开关管Q5均处于工作状态时,电流经第三开关管Q3为所述LCL滤波器充电,再经第五 开关管Q5及第二开关管Q2形成回路。
[01 16]差 1?电压为:VDM=VAN_VBN= 0_Vdc= _Vdc〇
[0117]第五模态:第五开关管Q5及与第六开关管Q6反向并联的二极管均导通;
[0118]如图7中的粗线所示,在电网电压Vg的负半周期,当第五开关管Q5及第六开关管Q6 均处于工作状态时,所述LCL滤波器上存储的电能经过第五开关管Q5及与第六开关管Q6反 向并联的二极管形成续流回路。
[0121]第六模态:与第一开关管Q1反向并联的二极管、与第四开关管Q4反向并联的二极 管及与第六开关管Q6反向并联的二极管均导通。
[0122]如图8中的粗线所示,在电网电压Vg的正半周期,当第一开关管Q1、第四开关管Q4 及第六开关管Q6均处于工作状态时,电流为所述LCL滤波器充电,再经与第一开关管Q1反向 并联的二极管、与第四开关管Q4反向并联的二极管及与第六开关管Q6反向并联的二极管形 成回路。
[0124] 差模电压为:Vdm=Van-Vbn=Vdc-0 =Vdc。
[0125] 上述实施例以图1所示的DCAC转换器及其后端的LCL滤波器组成的回路为例对 DCAC转换器实现抑制共模电流、避免漏电流进行分析说明,其实现抑制共模电流、避免漏电 流的主要原因在于DCAC转换器,即使DCAC转换器后端连接的为LC滤波器,同样可以实现抑 制共模电流、避免漏电流,原理同上。
[0126] -种实现上述六个模态的各个开关管的时序图如图9所示,当所述第二连接点与 所述第四连接点相连,所述第一连接点及所述第三连接点分别为所述DCAC转换器的两个输 出端时,所述驱动信号为:在电网电压Vg的正半周期,第一开关管Q1和第四开关管Q4处于工 作状态,而第二开关管Q2和第三开关管Q3截止,同时,第六开关管Q6-直处于导通状态,第 五开关管Q5与第一开关管Q1和第四开关管Q4的工作状态互补(即第一开关管Q1和第四开关 管Q4导通时,第五开关管Q5截止;第一开关管Q1和第四开关管Q4截止时,第五开关管Q5导 通);在电网电压Vg的负半周期,控制所述第一开关管Q1及所述第四开关管Q4均处于截止的 状态、所述第二开关管Q2和所述第三开关管Q3均处于导通与截止的持续切换状态且同时变 化、所述第五开关管Q5处于导通的状态、所述第六开关管Q6与所述第二开关管Q2和所述第 三开关管Q3的状态相反的信号。通过控制各个开关管的导通与关断,可以得到理想的正弦 输出波形(即电网电压Vg),其输出电流ig滞后于输出电压。在电网电压Vg的正半周期及电 流Ig为正时,所述第一模态和所述第二模态交替出现,在电网电压Vg切换为负半周期且电 流Ig为正时,出现所述第三模态;在电网电压Vg的负半周期及电流Ig为负时,所述第四模态 和所述第五模态交替出现,在电网电压Vg切换为正半周期且电流Ig为负时,出现所述第六 模态。
[0127]另外,所述单相逆变器还实现了零电压开通,如在图4中第五开关管Q5导通,但是 电流却只流经与第五开关管反向并联的二极管,可以实现第五开关管Q5的零电压开通;其 同样也实现了图5中第二开关管Q2、第三开关管Q3、第五开关管Q5的零电压开通,图7及图8 中相应开关管的零电压开通。
[0128] 在图2的基础上,即当所述第一连接点与所述第三连接点相连,第二连接点(A点) 通过第一滤波电感L1与滤波电容C2的一端相连,第四连接点(B点)通过第二滤波电感L2与 滤波电容C2的另一端相连时,所述六个模态分别为:
[0129] 第一模态:第一开关管Q1、第四开关管Q4及第五开关管Q5均导通;
[0130]第二模态:第五开关管Q5及与第六开关管Q6反向并联的二极管均导通;
[0131]第三模态:与第二开关管Q2反向并联的二极管、与第三开关管Q3反向并联的二极 管及与第六开关管Q6反向并联的二极管均导通;
[0132] 第四模态:第二开关管Q2、第三开关管Q3及第六开关管Q6均导通;
[0133] 第五模态:与第五开关管Q5反向并联的二极管及第六开关管Q6均导通;
[0134] 第六模态:与所述第一开关管反向并联的二极管、与第四开关管Q4反向并联的二 极管及与第五开关管Q5反向并联的二极管均导通。
[0135] 各个模态下的电流方向、共模电压、差模电压及各个开关管的导通时序均与上述 实施例相似,此处不再一一赘述,也能通过控制各个开关管的导通与关断,得到理想的正弦 输出波形及相同的共模电压,避免了漏电流的产生,进而避免了引起并网电流畸变、电磁干 扰及对人身安全构成的威胁等问题。
[0136] 优选的,当所述第一连接点与所述第三连接点相连,所述第二连接点及所述第四 连接点分别为所述DCAC转换器的两个输出端时,所述驱动信号为:
[0137] 在电网电压Vg的正半周期,控制第一开关管Q1及第四开关管Q4均处于导通与截止 的持续切换状态且同时变化、第二开关管Q2和第三开关管Q3均处于截止的状态、第六开关 管Q6与第一开关管Q1和第四开关管Q4的状态相反、第五开关管Q5处于导通的状态;并在电 网电压Vg的负半周期,控制第一开关管Q1及第四开关管Q4均处于截止的状态、第二开关管 Q2和第三开关管Q3均处于导通与截止的持续切换状态且
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