專利名稱：Bh逆變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及光伏發(fā)電逆變領(lǐng)域，具體涉及一種能提高有源逆變裝置網(wǎng)側(cè)部分效率的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著能源危機和使用傳統(tǒng)能源對環(huán)境的影響，以煤炭和石油為主的傳統(tǒng)能源發(fā)電在整個電力系統(tǒng)中比例會逐漸減少。以風(fēng)能和太陽能為主的新能源將會在今后有長足的發(fā)展。太陽能以其清潔，無污染，適用地域廣泛的優(yōu)勢，將成為21世紀(jì)最重要的能源之一，這就對太陽能光伏發(fā)電的效率有嚴(yán)格的要求。希望效率越高越好。而現(xiàn)在主流光伏逆變器所采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多為由4支IGBT，或由2支IGBT和2支MOS管組成的H4全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，再經(jīng)過濾波電感L，濾波電容C所組成的濾波器接入電網(wǎng)。對H4全橋的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用業(yè)界何種主流控制方式，其4支開關(guān)管或2支開關(guān)管都工作在開關(guān)頻率，是影響光伏逆變器效率的主要損耗之一，濾波電感都工作在高頻的雙向勵磁狀態(tài)，由此產(chǎn)生的電流應(yīng)力不僅在電感和電容上產(chǎn)生很大的的功率損耗，而且瞬時產(chǎn)生的電壓、電流峰值也會對所選用的開關(guān)器件安全運行造成不良的影響。為此業(yè)界在此基礎(chǔ)上提出的多種改進的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。如著名的 H5拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其是在H4全橋拓?fù)涞幕A(chǔ)上提煉總結(jié)出H5拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)具有效率高等特點，但是其在一個電網(wǎng)工頻工作周期中，還是有相當(dāng)大于2支的IGBT或者MOS管處于開關(guān)頻率的工作狀態(tài)，以及后級并網(wǎng)濾波電感要分解成兩部分，對稱的接在交流電網(wǎng)的L線、 N線。系統(tǒng)比較復(fù)雜、限制了效率的進一步提高。比較主流的拓?fù)溥€有如下拓?fù)?，分為帶交流旁路的全橋拓?fù)?、帶直流旁路的拓?fù)?。其中帶直流旁路的全橋拓?fù)?，其是在原有的H4全橋拓?fù)浠A(chǔ)上，在光電池輸出及H4全橋輸入之間的正負(fù)母線上分別各接入一支IGBT。在一個電網(wǎng)工作工頻周期中，在正負(fù)母線上的IGBT都工作在開關(guān)頻率，也是有相當(dāng)大于2支的IGBT或者MOS管處于開關(guān)頻率的工作狀態(tài)，損耗也是比較大，而且此拓?fù)涫褂昧?6支開關(guān)管，在效率不是很高的基礎(chǔ)上還增加了整個拓?fù)涞某杀?；也增加了這個拓?fù)涔ぷ髦械墓收宵c。另一種帶交流旁路的全橋拓?fù)?，其也是在H4全橋拓?fù)涞幕A(chǔ)上，在H4全橋輸出與并網(wǎng)電感的輸入之間即正負(fù)母線之間跨接由2只IGBT組成的串聯(lián)通路。此通路在H4全橋工作在交流正半周期時，1支IGBT始終開通，另1支IGBT始終關(guān)閉，H4全橋的對臂工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，在交流負(fù)半周期時另1支IGBT始終導(dǎo)通，而在交流正半周期導(dǎo)通的IGBT始終關(guān)閉，另一對在交流正半周期時關(guān)閉的H4全橋?qū)Ρ酃ぷ髟诟哳l開關(guān)狀態(tài)，在交流正半周期時工作的H4全橋?qū)Ρ酃ぷ魇冀K關(guān)閉。在一個電網(wǎng)工頻工作周期中，也是有相當(dāng)大于2支的 IGBT或者MOS管處于開關(guān)頻率的工作狀態(tài)，損耗比較大，而且此拓?fù)湟彩鞘褂昧?6支開關(guān)管，在效率不高的基礎(chǔ)上也是增加了整個拓?fù)涞某杀?，增加故障點。在此基礎(chǔ)上提出了本發(fā)明專利的內(nèi)容，本發(fā)明專利的特點是整個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單、損耗小、故障點少、效率高、性價比高。本發(fā)明的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也是由5支開關(guān)管及1支二極管組成，在交流電網(wǎng)的正半周期，串聯(lián)在正母線上的IGBT以開關(guān)頻率工作在高頻狀態(tài)、而H4全橋的一組對臂以交流電網(wǎng)的頻率工作在低頻狀態(tài)；另一組對臂處在關(guān)閉狀態(tài)。在交流電網(wǎng)的負(fù)半周期，串聯(lián)在正母線上的IGBT以開關(guān)頻率工作在高頻狀態(tài)，H4全橋的另一組對臂以交流電網(wǎng)的頻率工作在低頻狀態(tài)；在正半周期工作的對臂處在關(guān)斷階段。這樣在一個交流電網(wǎng)工頻工作周期中，始終只有 1支開關(guān)管以開關(guān)頻率工作在高頻狀態(tài)，其余4支開關(guān)管都工作在工頻狀態(tài)，損耗會有明顯的減少。在母線電壓與H4全橋輸入之間的電感始終工作在單相勵磁狀態(tài)，這樣這個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與上述的各個方案對比，從開關(guān)損耗方面以及電感的損耗方面對比來說，損耗都有很大的下降，效率會有明顯的提升。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明專利的目的是提高有源逆變裝置網(wǎng)側(cè)部分的效率。通過采用本發(fā)明專利所提出的BH逆變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。為達到上述目的，本發(fā)明專利的技術(shù)方案如下一種BH逆變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括無電容BUCK單元和逆變H橋單元，其特征在于無電容BUCK單元包括第一 IGBT、電感線圈和二極管，逆變H橋單元包括第二 IGBT、第三IGBT、第四IGBT和第五IGBT，第一 IGBT的發(fā)射極分別與電感線圈的一端、二極管的負(fù)極連接，輸入的直流電源的正極與第一 IGBT的集電極連接，二極管的正極與輸入的直流電源的負(fù)極連接，電感線圈的另外一端分別與第二 IGBT 的集電極、第五IGBT的集電極連接，第二 IGBT的發(fā)射極分別與第三IGBT的集電極、電網(wǎng)的一端連接，第五IGBT的發(fā)射極分別與第四IGBT的集電極、電網(wǎng)的另外一端連接，二極管的正極分別與第三IGBT的發(fā)射極、第四IGBT的發(fā)射極連接。本發(fā)明還具有如下特點第一 IGBT以載波頻率工作在高頻狀態(tài)，第二 IGBT、第三IGBT、第四IGBT和第五 IGBT以調(diào)制波頻率工作在工頻狀態(tài)，當(dāng)在調(diào)制波正半周期時，當(dāng)?shù)谝?IGBT開通時，輸入直流電壓加在電感線圈上，此時第二 IGBT、第四IGBT導(dǎo)通，輸入向電網(wǎng)回饋能量；當(dāng)?shù)谝?IGBT 關(guān)斷時，電感線圈的電流通過第二 IGBT、電網(wǎng)、第四IGBT和二極管續(xù)流；當(dāng)在調(diào)制波負(fù)半周期時，當(dāng)?shù)谝?IGBT開通時，輸入直流電壓加在電感線圈上，此時第五IGBT和第三IGBT導(dǎo)通，輸入向電網(wǎng)回饋能量，當(dāng)?shù)谝?IGBT關(guān)斷時，電感線圈的電流通過第五IGBT、電網(wǎng)、第三 IGBT和二極管續(xù)流，電感線圈始終向一個方向勵磁；當(dāng)?shù)诙?IGBT和第四IGBT以調(diào)制波的頻率在正半周期導(dǎo)通，第三IGBT和第五IGBT在負(fù)半周期導(dǎo)通；當(dāng)?shù)诙?IGBT和第四IGBT以調(diào)制波的頻率在負(fù)半周期導(dǎo)通，第三IGBT和第五IGBT在正半周期導(dǎo)通。本發(fā)明專利提高了有源逆變裝置網(wǎng)側(cè)部分效率。此裝置具有拓?fù)浜唵危杀镜?，效率高，運行安全可靠的特點。

圖1為本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。其中1、第一 IGBT，2、電感線圈，3、二極管，4、第二 IGBT， 5、第五IGBT，6、第三IGBT，7、第四IGBT，8、輸入的直流電源，9、電網(wǎng)。
具體實施方式
根據(jù)附圖進一步說明一種BH逆變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括無電容BUCK單元和逆變H橋單元，其特征在于無電容BUCK單元包括第一 IGBT、電感線圈和二極管，逆變H橋單元包括第二 IGBT、第三IGBT、
4第四IGBT和第五IGBT，第一 IGBT的發(fā)射極分別與電感線圈的一端、二極管的負(fù)極連接，輸入的直流電源的正極與第一 IGBT的集電極連接，二極管的正極與輸入的直流電源的負(fù)極連接，電感線圈的另外一端分別與第二 IGBT的集電極、第五IGBT的集電極連接，第二 IGBT 的發(fā)射極分別與第三IGBT的集電極、電網(wǎng)的一端連接，第五IGBT的發(fā)射極分別與第四IGBT 的集電極、電網(wǎng)的另外一端連接，二極管的正極分別與第三IGBT的發(fā)射極、第四IGBT的發(fā)射極連接。具體的工作情況如下第一 IGBT以載波頻率工作在高頻狀態(tài)，第二 IGBT、第三IGBT、第四IGBT和第五 IGBT以調(diào)制波頻率工作在工頻狀態(tài)，當(dāng)在調(diào)制波正半周期時，當(dāng)?shù)谝?IGBT開通時，輸入直流電壓加在電感線圈上，此時第二 IGBT、第四IGBT導(dǎo)通，輸入向電網(wǎng)回饋能量；當(dāng)?shù)谝?IGBT 關(guān)斷時，電感線圈的電流通過第二 IGBT、電網(wǎng)、第四IGBT和二極管續(xù)流；當(dāng)在調(diào)制波負(fù)半周期時，當(dāng)?shù)谝?IGBT開通時，輸入直流電壓加在電感線圈上，此時第五IGBT和第三IGBT導(dǎo)通，輸入向電網(wǎng)回饋能量，當(dāng)?shù)谝?IGBT關(guān)斷時，電感線圈的電流通過第五IGBT、電網(wǎng)、第三 IGBT和二極管續(xù)流，電感線圈始終向一個方向勵磁；當(dāng)?shù)诙?IGBT和第四IGBT以調(diào)制波的頻率在正半周期導(dǎo)通，第三IGBT和第五IGBT在負(fù)半周期導(dǎo)通；當(dāng)?shù)诙?IGBT和第四IGBT以調(diào)制波的頻率在負(fù)半周期導(dǎo)通，第三IGBT和第五IGBT在正半周期導(dǎo)通。
權(quán)利要求1. 一種BH逆變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括無電容BUCK單元和逆變H橋單元，其特征在于無電容 BUCK單元包括第一 IGBT、電感線圈和二極管，逆變H橋單元包括第二 IGBT、第三IGBT、第四 IGBT和第五IGBT，第一 IGBT的發(fā)射極分別與電感線圈的一端、二極管的負(fù)極連接，輸入直流電源的正極與第一 IGBT的集電極連接，二極管的正極與輸入直流電源的負(fù)極連接，電感線圈的另外一端分別與第二 IGBT的集電極、第五IGBT的集電極連接，第二 IGBT的發(fā)射極分別與第三IGBT的集電極、電網(wǎng)的一端連接，第五IGBT的發(fā)射極分別與第四IGBT的集電極、電網(wǎng)的另外一端連接，二極管的正極分別與第三IGBT的發(fā)射極、第四IGBT的發(fā)射極連接。
專利摘要本實用新型涉及一種BH逆變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括無電容BUCK部分、逆變H橋部分。無電容BUCK單元包括第一IGBT、電感線圈和二極管，逆變H橋單元包括第二IGBT、第三IGBT、第四IGBT和第五IGBT，第一IGBT的發(fā)射極分別與電感線圈的一端、二極管的負(fù)極連接，輸入的直流電源的正極與第一IGBT的集電極連接，二極管的正極與輸入的直流電源的負(fù)極連接，電感線圈的另外一端分別與第二IGBT的集電極、第五IGBT的集電極連接，第二IGBT的發(fā)射極分別與第三IGBT的集電極、電網(wǎng)的一端連接，第五IGBT的發(fā)射極分別與第四IGBT的集電極、電網(wǎng)的另外一端連接。本實用新型具有成本低，效率高，運行安全可靠的特點。
文檔編號H02M7/48GK202334356SQ20112049532
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月2日
發(fā)明者劉富利, 徐穎, 朱巖, 管曉磊, 遲爽, 韋健 申請人:哈爾濱九洲電氣股份有限公司