一種雙向鉗位回路單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種錯位電路，尤其是設(shè)及一種雙向錯位回路單元。
【背景技術(shù)】
[0002] 光伏并網(wǎng)逆變器要求效率高、成本低，能夠承受光伏陣列輸出電壓波動大的不良 影響，而且其交流輸出也要滿足較高的電能質(zhì)量。按照逆變器是否帶有隔離變壓器可W分 為隔離型和非隔離型。隔離型光伏逆變器實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)和電池板的電氣隔離，保障了人身和 設(shè)備安全，但其體積大，價格高，系統(tǒng)變換效率較低。非隔離光伏逆變器結(jié)構(gòu)不含變壓器，具 有效率高、體積小、重量輕、成本低等諸多優(yōu)勢。
[0003] 目前，非隔離光伏逆變器系統(tǒng)的最高效率可W達(dá)到98% W上。但是，變壓器的移除 使得輸入輸出之間存在電氣連接，由于電池板對地電容的存在，逆變器工作時會產(chǎn)生共模 漏電流，增大系統(tǒng)電磁干擾，影響進(jìn)網(wǎng)電流的質(zhì)量，危害人身和設(shè)備安全。為了保證人身和 設(shè)備安全，漏電流必須被抑制在一定的范圍內(nèi)。
[0004] 現(xiàn)在市場上用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的非隔離型逆變器大多數(shù)采用化ric或冊拓?fù)?，?圖3所示為化ric結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D、圖4為化ric結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D的驅(qū)動信號圖、圖6為化ric結(jié)構(gòu)拓?fù)?圖的共模電流的頻譜分析圖，運(yùn)兩種拓?fù)潆m然為電流提供了續(xù)流回路，實(shí)現(xiàn)了交流側(cè)或直 流側(cè)解禪。可是，運(yùn)些拓?fù)湓诶m(xù)流模態(tài)中，因?yàn)槔m(xù)流回路電位處于懸浮狀態(tài)，仍然會產(chǎn)生較 大的漏電流;而現(xiàn)有的AVC-HERIC拓?fù)?如圖5所示），需要7個高頻開關(guān)器件，成本比較高，而 且在工作模式下，全周期內(nèi)，有5個開關(guān)同時高頻工作，開關(guān)損耗比較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種減小共模電流、 降低開關(guān)損耗的雙向錯位回路單元。
[0006] 本發(fā)明的目的可W通過W下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種雙向錯位回路單元，用于帶續(xù) 流回路的單極性調(diào)制的單相非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，所述的逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 包括依次連接的光伏陣列、錯位電容組、單相全橋逆變器、續(xù)流電路、濾波電路及電網(wǎng)，所述 的雙向錯位回路單元包括錯位回路正單元和錯位回路負(fù)單元，所述的錯位回路正單元和錯 位回路負(fù)單元均與所述的錯位電容組和濾波電路連接。
[0007] 所述的錯位回路正單元包括相互連接的第一錯位二極管、第一 IGBT模塊和第二 IGBT模塊，所述的錯位回路負(fù)單元包括相互連接的第二錯位二極管、第SIGBT模塊和第四 IGBT模塊，所述的第一錯位二極管和第二錯位二極管均與所述的錯位電容組連接，所述的 第一 IGBT模塊、第二IGBT模塊、第= IGBT模塊及第四IGBT模塊均與所述的濾波電路連接。 [000引所述的第一 IGBT模塊、第二IGBT模塊、第SIGBT模塊和第四IGBT模塊結(jié)構(gòu)均相同， 均為一 IGBT反并聯(lián)一二極管。
[0009]所述的第一 IGBT模塊和第二IGBT模塊中的IGBT的集電極相互連接，并均與所述的 第一錯位二極管的陰極連接，所述的第一錯位二極管的陽極與所述的錯位電容組連接，所 述的第一 IGBT模塊中IGBT的發(fā)射極與所述的濾波電路連接，所述的第二IGBT模塊中IGBT的 發(fā)射極與所述的濾波電路連接。
[0010] 所述的第= IGBT模塊和第四IGBT模塊中的IGBT的發(fā)射極相互連接，并均與所述的 第二錯位二極管的陽極連接，所述的第二錯位二極管的陰極與所述的錯位電容組連接，所 述的第= IGBT模塊中IGBT的集電極與所述的濾波電路連接，所述的第四IGBT模塊中IGBT的 集電極與所述的濾波電路連接。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下優(yōu)點(diǎn)：
[0012] (1)與化ric拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比，應(yīng)用了本專利提出的雙向錯位回路單元的拓?fù)淠軌蚴?逆變器在處于續(xù)流模態(tài)時，僅通過低頻開關(guān)，構(gòu)造錯位電壓回路，使續(xù)流回路的電位被錯位 在光伏陣列輸出電壓的一半，從而實(shí)現(xiàn)減小共模電流(漏電流）的要求，具有更好的共模特 性；
[0013] (2)與AVC-HERIC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比，應(yīng)用了本專利提出的雙向錯位回路單元的拓?fù)淇?W減少高頻開關(guān)器件的數(shù)量，成本更低；
[0014] (3)與AVC-肥RIC拓?fù)湎啾?，?yīng)用了本專利提出的雙向錯位回路單元的拓?fù)渑c一般 的中點(diǎn)錯位拓?fù)湎啾壤m(xù)流模態(tài)下沒有高頻開關(guān)工作，減小了開關(guān)損耗，變換效率更高；
[0015] (4)本專利提出的運(yùn)組雙向錯位回路單元可應(yīng)用于所有的帶續(xù)流回路的單極性調(diào) 制的非隔離單相逆變器中，應(yīng)用范圍廣泛。
【附圖說明】
[0016] 圖1為錯位回路正單元的結(jié)構(gòu)圖；
[0017] 圖2為錯位回路負(fù)單元的結(jié)構(gòu)圖；
[0018] 圖3為化ric結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D；
[0019] 圖4為化ric結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D的驅(qū)動信號圖；
[0020] 圖5為AVC-HERIC結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D；
[0021 ]圖6為圖3拓?fù)鋱D的共模電流的頻譜分析圖；
[0022] 圖7為應(yīng)用了本申請雙向錯位回路單元的化ric結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D；
[0023] 圖8為圖7中拓?fù)鋱D的驅(qū)動信號；
[0024] 圖9為圖7中拓?fù)鋱D的共模電壓的工頻波形；
[0025] 圖10為圖7中拓?fù)鋱D的共模電流的工頻波形；
[0026] 圖11為圖7中拓?fù)鋱D的共模電流的頻譜分析圖；
[0027] 圖12為圖7中拓?fù)鋱D在入網(wǎng)電流正半周時，功率傳輸模態(tài)下的電流流向圖；
[0028] 圖13為圖7中拓?fù)鋱D在入網(wǎng)電流正半周時，續(xù)流模態(tài)下的電流流向圖；
[0029] 圖14為圖7中拓?fù)鋱D在入網(wǎng)電流負(fù)半周時，功率傳輸模態(tài)下的電流流向圖；
[0030] 圖15為圖7中拓?fù)鋱D在入網(wǎng)電流負(fù)半周時，續(xù)流模態(tài)下的電流流向圖；
[0031] 圖16為本申請實(shí)施例3的拓?fù)鋱D；
[0032] 圖17為本申請實(shí)施例3的拓?fù)鋱D的驅(qū)動信號；
[0033] 圖18為圖16中拓?fù)鋱D在入網(wǎng)電流正半周時，功率傳輸模態(tài)下的電流流向圖；
[0034] 圖19為圖16中拓?fù)鋱D在入網(wǎng)電流正半周時，續(xù)流模態(tài)下的電流流向圖；
[0035] 圖20為圖16中拓?fù)鋱D在入網(wǎng)電流負(fù)半周時，功率傳輸模態(tài)下的電流流向圖；
[0036] 圖21為圖16中拓?fù)鋱D在入網(wǎng)電流負(fù)半周時，續(xù)流模態(tài)下的電流流向圖；
[0037] 圖22為圖16中拓?fù)鋱D的共模電壓的工頻波形圖；
[0038] 圖23為圖16中拓?fù)鋱D的共模電流的工頻波形圖；
[0039] 圖24為圖16中拓?fù)鋱D的共模電流的頻譜分析圖；
[0040] 圖25為本申請實(shí)施例4的拓?fù)鋱D；
[0041] 圖26為本申請實(shí)施例4的拓?fù)鋱D的驅(qū)動信號；
[0042] 圖27為圖25中拓?fù)鋱D在入網(wǎng)電流正半周時，功率傳輸模態(tài)下的電流流向圖；
[0043] 圖28為圖25中拓?fù)鋱D在入網(wǎng)電流正半周時，續(xù)流模態(tài)下的電流流向圖；
[0044] 圖29為圖25中拓?fù)鋱D在入網(wǎng)電流負(fù)半周時，功率傳輸模態(tài)下的電流流向圖；
[0045] 圖30為圖25中拓?fù)鋱D在入網(wǎng)電流負(fù)半周時，續(xù)流模態(tài)下的電流流向圖；
[0046] 圖31為圖25中拓?fù)鋱D的共模電壓的工頻波形圖；
[0047] 圖32為圖25中拓?fù)鋱D的共模電流的工頻波形圖；
[0048] 圖33為圖25中拓?fù)鋱D的共模電流的頻譜分析圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[(K)加]實(shí)施例1
[0051] 為了保證逆變器續(xù)流回路電壓被錯位在光伏陣列輸出電壓的一半W上，且盡可能 地減少高頻開關(guān)的個數(shù)，本專利提出了一種雙向錯位回路單元(如圖1-2所示），可W用于 所有的帶續(xù)流回路的單極性調(diào)制的非隔離單相逆變器之中。在入網(wǎng)電流正半周的時候，給 續(xù)流回路構(gòu)造了正向的錯位續(xù)流回路;在入網(wǎng)電流負(fù)半周的時候，給續(xù)流回路構(gòu)造了反向 的錯位續(xù)流回路，從而保證僅憑工頻開關(guān)就使續(xù)流回路被錯位在0.5化V。如圖1-2所示，一 種雙向錯位回路單元，用于帶續(xù)流回路的單極性調(diào)制的單相非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器拓?fù)?結(jié)構(gòu)中，逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括依次連接的光伏陣列、錯位電容組、單相全橋逆變器、續(xù)流電 路、濾波電路及電網(wǎng)，錯位電容組為兩個相互連接的錯位電容，濾波電路包括兩個濾波電 感，雙向錯位回路單元包括錯位回路正單元和錯位回路負(fù)單元，錯位回路正單元包括相互 連接的第一錯位二極管、第一 IGBT模塊和第二IGBT模塊，錯位回路負(fù)單元包括相互連接的 第二錯位二極管、第SIGBT模塊和第四IGBT模塊，第一 IGBT模塊、第二IGBT模塊、第SIGBT 模塊和第四IGBT模塊結(jié)構(gòu)均相同，均為一 IGBT反并聯(lián)一二極管。第一 IGBT模塊和第二IGBT 模塊中的IGBT的集電極相互連接，并均與第一錯位二極管的陰極連接，第一錯位二極管的 陽極與錯位電容組的分壓電容中點(diǎn)連接，第一 IGBT模塊中IGBT的發(fā)射極與濾波電感連接， 第二IGBT模塊中IGBT的發(fā)射極與另一個濾波電感連接。第= IGBT模塊和第四IGBT模塊中的 IGBT的發(fā)射極相互連接，并均與第二錯位二極管的陽極連接，第二錯位二極管的陰極與錯 位電容組的分壓電容中點(diǎn)連接，第SIGBT模塊中IGBT的集電極與濾波電感連接，第四IGBT 模塊中IGBT的集電極與另一個濾波電感連接。
[0052] 本實(shí)施例將雙向錯位回路單元應(yīng)用于化ric拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并分析其四種工作模態(tài)。如 圖7為應(yīng)用了本申請雙向錯位回路單元的化ric結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D，圖12-13為其四種工作模態(tài)， 圖7中Si、S2、S3及S4為主開關(guān)管IGBT，Sbi、Sb2、Sb3及Sb4為雙向錯位單元的開關(guān)管IGBT; Sai和 Sa2為續(xù)流電路的IGBT; Cl及C2為錯位電容組的電容;Li及L2為濾波電路的濾波電感;如圖8所 示為圖7中拓?fù)鋱D的驅(qū)動信號，圖帥Usgl-Usg4為主開關(guān)管Sl-S4的柵級-源級電壓;Usg日、Usg6為 續(xù)流電路開關(guān)管Sal、Sa2的柵級-源級電壓;IW-UsglO為雙向錯位單元開關(guān)管Sbl-Sb4的柵級-源級電壓，Ur為入網(wǎng)電壓。
[OOM] 1 )模態(tài)1 :功率傳輸模態(tài)，入網(wǎng)電流正半周，如圖12所示，Sl、S4、Sa2、Sbl及Sb4導(dǎo)通，其 余關(guān)斷。此時，Uan = Upv, Ubn = O ,Uab = Upv, Ucm= (Uan+Ubn)/2 = 0.抓PV，其中，Uan 為圖中 A、N兩點(diǎn) 的電壓，Ubn為圖中B、N兩點(diǎn)的電壓，Uab為差模電壓，Ucm為共模電壓、Upv為光伏陣列產(chǎn)生的直 流電壓。
[0054] 2)模態(tài)2:續(xù)流模態(tài)，入網(wǎng)電流正半周，如圖13所示，Sa2、Sbi及Sb4導(dǎo)通，其余關(guān)斷，續(xù) 流回路通過二極管Di和〇2錯位至中點(diǎn)電壓。Uan=0.5Up V，Ubn = 0.5Upv，Uab = 0，共模電壓為Ucm = (Uan+Ubn)/2 = 0.抓PV，其中，Uan為圖中A、N兩