專利名稱：單相非隔離光伏并網(wǎng)發(fā)電逆變電路的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于太陽能光伏發(fā)電技術領域，具體涉及ー種單相非隔離光伏并網(wǎng)發(fā)電逆變電路。
背景技術：
通常情況下，光伏陣列的面積很大，在潮濕的環(huán)境下光伏陣列對地寄生電容可達到200nF/kWp。并網(wǎng)逆變器功率器件的開關動作可能產(chǎn)生高頻變化的電壓，由于光伏陣列對地寄生電容的存在，因而導致在對地寄生電容上產(chǎn)生共模電流，這種高頻漏電流的產(chǎn)生會帶來傳導和輻射干擾、并網(wǎng)電流諧波及損耗的増加，甚至造成設備和人身安全。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種單相非隔離光伏并網(wǎng)發(fā)電逆變電路，在抑制共模電流的大小的同吋，能提高電路轉(zhuǎn)換效率。本實用新型所采用的技術方案是，一種單相非隔離光伏并網(wǎng)發(fā)電逆變電路，其特征在于，包括光伏陣列PV、単相電網(wǎng)和六個功率開關，六個功率開關分別為第一 IGBT開關SI、第二 IGBT開關S2、第三IGBT開關S3、第四IGBT開關S4、第五IGBT開關S5和第六IGBT開關S6 ;光伏陣列PV正極與第一ニ極管Dl陽極相連接，光伏陣列PV負極與第二直流母線濾波電容C2的陰極、第五IGBT開關S5的發(fā)射極和第六IGBT開關S6的發(fā)射極相連接，第一二極管Dl陰極與第一直流母線濾波電容Cl的陽極、第一 IGBT開關SI的集電極和第二IGBT開關S2的集電極相連接，第一直流母線濾波電容Cl的陰極與第二直流母線濾波電容C2的陽極、第二ニ極管D2的陽極和第三ニ極管D3的陽極相連接；第一 IGBT開關SI的發(fā)射極、第三IGBT開關S3的集電極、第二ニ極管D2的陰極以及第四ニ極管D4的陰極相連接，第三IGBT開關S3的發(fā)射極、第五IGBT開關S5的集電極、第五ニ極管D5的陽極以及第一交流濾波電感LI的一端相連接；第二 IGBT開關S2的發(fā)射極、第四IGBT開關S4的集電極、第三ニ極管D3的陰極以及第五ニ極管D5的的陰極相連接，第四IGBT開關S4的發(fā)射極、第六IGBT開關S6的集電極、第四ニ極管D4的陽極以及第ニ交流濾波電感L2的一端相連接，第一交流濾波電感LI和第二交流濾波電感L2的另一端分別對應連接單相電網(wǎng)的火線和零線；其中，第一ニ極管Dl為防反充功率ニ極管，第二ニ極管D2和第三ニ極管D3均為電壓箝位功率ニ極管，第四ニ極管D4和第五ニ極管D5均為續(xù)流回路功率ニ極管。第一直流母線濾波電容Cl和第二直流母線濾波電容C2相同。本實用新型所采用的另ー技術方案是，一種單相非隔離光伏并網(wǎng)發(fā)電逆變電路，其特征在于，包括光伏陣列PV、単相電網(wǎng)和六個功率開關，所述六個功率開關分別為第一MOSFET開關SI、第二 MOSFET開關S2、第三MOSFET開關S3、第四MOSFET開關S4、第五MOSFET開關S5和第六MOSFET開關S6 ；[0010]光伏陣列PV正極與第一二極管Dl陽極相連接，光伏陣列PV負極與第二直流母線濾波電容C2的陰極、第五MOSFET開關S5的源極和第六MOSFET開關S6的源極相連接，第一二極管Dl陰極與第一直流母線濾波電容Cl的陽極、第一 MOSFET開關SI的漏極和第二MOSFET開關S2的漏極相連接，第一直流母線濾波電容Cl的陰極與第二直流母線濾波電容C2的陽極、第二二極管D2的陽極和第三二極管D3的陽極相連接；第一 MOSFET開關SI的源極、第三MOSFET開關S3的漏極、第二二極管D2的陰極以及第四二極管D4的陰極相連接，第三MOSFET開關S3的源極、第五MOSFET開關S5的漏極、第五二極管D5的陽極以及第一交流濾波電感LI的一端相連接；第二 MOSFET開關S2的源極、第四MOSFET開關S4的漏極、第三二極管D3的陰極以及第五二極管D5的的陰極相連接，第四MOSFET開關S4的源極、第六MOSFET開關S6的漏極、第四·二極管D4的陽極以及第二交流濾波電感L2的一端相連接，第一交流濾波電感LI和第二交流濾波電感L2的另一端分別對應連接單相電網(wǎng)的火線和零線；其中，第一二極管Dl為防反充功率二極管，第二二極管D2和第三二極管D3均為電壓箝位功率二極管，第四二極管D4和第五二極管D5均為續(xù)流回路功率二極管。第一直流母線濾波電容Cl和第二直流母線濾波電容C2相同。本實用新型單相非隔離光伏并網(wǎng)發(fā)電逆變電路的優(yōu)點是提供了一種低損耗、無變壓器的逆變電路，該電路在續(xù)流期間全橋逆變電路的輸出端被箝位二極管箝位在直流母線電壓的一半，從而不會在光伏陣列正負極間產(chǎn)生高頻干擾，達到了有效抑制共模電流大小的目的。

圖I是本實用新型單相非隔離光伏并網(wǎng)發(fā)電逆變電路的電路連接圖；圖2是本實用新型工作時，電網(wǎng)電壓正半周期間的光伏陣列電能饋送到電網(wǎng)時的電流回路圖；圖3是本實用新型工作時，電網(wǎng)電壓正半周期間的電流續(xù)流回路與電壓箝位回路圖；圖4是本實用新型工作時，電網(wǎng)電壓負半周期間的光伏陣列電能饋送到電網(wǎng)時的電流回路圖；圖5是本實用新型工作時，電網(wǎng)電壓負半周期間的電流續(xù)流回路與電壓箝位回路圖。
具體實施方式
實施例I如圖I所示，本實用新型單相非隔離光伏并網(wǎng)發(fā)電逆變電路，包括光伏陣列PV、單相電網(wǎng)I和六個功率開關，六個功率開關分別為第一 IGBT開關SI、第二 IGBT開關S2、第三IGBT開關S3、第四IGBT開關S4、第五IGBT開關S5和第六IGBT開關S6。光伏陣列PV正極與第一二極管Dl陽極相連接，光伏陣列PV負極與第二直流母線濾波電容C2的陰極、第五IGBT開關S5的發(fā)射極和第六IGBT開關S6的發(fā)射極相連接，記此連接點為節(jié)點N，第一二極管Dl陰極與第一直流母線濾波電容Cl的陽極、第一 IGBT開關SI的集電極和第二 IGBT開關S2的集電極相連接，第一直流母線濾波電容Cl的陰極與第二直流母線濾波電容C2的陽極、第二二極管D2的陽極和第三二極管D3的陽極相連接。第一 IGBT開關SI的發(fā)射極、第三IGBT開關S3的集電極、第二二極管D2的陰極以及第四二極管D4的陰極相連接，第三IGBT開關S3的發(fā)射極、第五IGBT開關S5的集電極、第五二極管D5的陽極以及第一交流濾波電感LI的一端相連接，記此連接點為節(jié)點A ;第二IGBT開關S2的發(fā)射極、第四IGBT開關S4的集電極、第三二極管D3的陰極以及第五二極管D5的的陰極相連接，第四IGBT開關S4的發(fā)射極、第六IGBT開關S6的集電極、第四二極管D4的陽極以及第二交流濾波電感L2的一端相連接,記此連接點為節(jié)點B,第一交流濾波電感LI和第二交流濾波電感L2的另一端分別對應連接單相電網(wǎng)I的火線和零線。其中，第一二極管Dl為防反充功率二極管，第二二極管D2和第三二極管D3均為電壓箝位功率二極管，第四二極管D4和第五二極管D5均為續(xù)流回路功率二極管。第一直流母線濾波電容Cl和第二直流母線濾波電容C2相同，一般根據(jù)系統(tǒng)額定功率設計，例如額定功率IkW時對應的Cl和C2均為1000uF/300V。如圖2至圖5所示，本實用新型的工作原理是I)電網(wǎng)電壓正半周時，第三IGBT開關S3—直導通，第二 IGBT開關S2、第四IGBT開關S4和第五IGBT開關S5 —直關斷，第一 IGBT開關SI和第六IGBT開關S6同時以脈沖寬度調(diào)制(PWM)方式進行開通與關斷。當?shù)谝?IGBT開關SI和第六IGBT開關S6同時開通時，電流回路如圖2所示，光伏陣列產(chǎn)生的電能通過第一二極管D1、第一 IGBT開關SI、第三IGBT開關S3和第六IGBT開關S6、以及第一交流濾波電感LI和第二交流濾波電感L2饋送給單相電網(wǎng)I。此時節(jié)點A和節(jié)點N間電壓等于直流母線電壓，節(jié)點B和節(jié)點N間電壓等于0，由于共模電壓等于節(jié)點A和節(jié)點N間電壓與節(jié)點B和節(jié)點N間電壓之和的一半，所以此時共模電壓等于直流母線電壓的一半。當?shù)谝?IGBT開關SI和第六IGBT開關S6同時關斷時，電流續(xù)流回路與電壓箝位回路如圖3所示，逆變輸出電流通過第三IGBT開關S3、第一交流濾波電感LI和第二交流濾波電感L2、第四二極管D4進行續(xù)流，此時第二二極管D2導通，因此節(jié)點A和節(jié)點B的電壓都被箝位在直流母線電壓的一半。所以，此時共模電壓也等于直流母線電壓的一半?？梢姡陔娋W(wǎng)電壓正半周時，共模電壓是不變的，等于直流母線電壓的一半。2)電網(wǎng)電壓負半周時，第四IGBT開關S4—直導通，第一 IGBT開關SI、第三IGBT開關S3和第六IGBT開關S6 —直關斷，第二 IGBT開關S2和第五IGBT開關S5同時以PWM方式進行開通與關斷。當?shù)诙?IGBT開關S2和第五IGBT開關S5同時開通時，電流回路如圖4所示，光伏陣列產(chǎn)生的電能通過第一二極管D1、第二 IGBT開關S2、第四IGBT開關S4和第五IGBT開關S5、以及第一交流濾波電感LI和第二交流濾波電感L2饋送給單相電網(wǎng)I。此時節(jié)點B和節(jié)點N間電壓等于直流母線電壓，節(jié)點A和節(jié)點N間電壓等于0，所以此時共模電壓等于直流母線電壓的一半。當?shù)诙?IGBT開關S2和第五IGBT開關S5同時關斷時，電流續(xù)流回路與電壓箝位回路如圖5所示，通過第四IGBT開關S4、第一交流濾波電感LI和第二交流濾波電感L2、第五二極管D5進行續(xù)流，此時第三二極管D3導通，因此節(jié)點B和節(jié)點A的電壓被箝位在直流母線電壓的一半?？梢姡陔娋W(wǎng)電壓負半周時，共模電壓也是不變的，也等于直流母線電壓的一半。實施例2本實用新型一種單相非隔離光伏并網(wǎng)發(fā)電逆變電路，包括光伏陣列PV、單相電網(wǎng)I和六個功率開關，六個功率開關分別為第一 MOSFET開關SI、第二 MOSFET開關S2、第三MOSFET開關S3、第四MOSFET開關S4、第五MOSFET開關S5和第六MOSFET開關S6。光伏陣列PV正極與第一二極管Dl陽極相連接，光伏陣列PV負極與第二直流母線濾波電容C2的陰極、第五MOSFET開關S5的源極和第六MOSFET開關S6的源極相連接，第一二極管Dl陰極與第一直流母線濾波電容Cl的陽極、第一 MOSFET開關SI的漏極和第二MOSFET開關S2的漏極相連接，第一直流母線濾波電容Cl的陰極與第二直流母線濾波電容C2的陽極、第二二極管D2的陽極和第三二極管D3的陽極相連接。 第一 MOSFET開關SI的源極、第三MOSFET開關S3的漏極、第二二極管D2的陰極以及第四二極管D4的陰極相連接，第三MOSFET開關S3的源極、第五MOSFET開關S5的漏極、第五二極管D5的陽極以及第一交流濾波電感LI的一端相連接；第二 MOSFET開關S2的源極、第四MOSFET開關S4的漏極、第三二極管D3的陰極以及第五二極管D5的的陰極相連接，第四MOSFET開關S4的源極、第六MOSFET開關S6的漏極、第四二極管D4的陽極以及第二交流濾波電感L2的一端相連接，第一交流濾波電感LI和第二交流濾波電感L2的另一端分別對應連接單相電網(wǎng)I的火線和零線。其中，第一二極管Dl為防反充功率二極管，第二二極管D2和第三二極管D3均為電壓箝位功率二極管，第四二極管D4和第五二極管D5均為續(xù)流回路功率二極管。第一直流母線濾波電容Cl和第二直流母線濾波電容C2相同，一般根據(jù)系統(tǒng)額定功率設計，例如額定功率IkW時對應的Cl和C2均為1000uF/300V。本實施例與實施例I不同之處在于，實施例I中功率開關均使用IGBT開關，本實施例中功率開關均使用MOSFET開關。本實施例的工作原理同實施例I。在整個電網(wǎng)周期內(nèi)，本實用新型的逆變電路基本不會產(chǎn)生共模電流。同時也可看出，本實用新型采用了單極性PWM調(diào)制方式，既降低了開關損耗和交流濾波電路損耗，也有利于減小交流濾波電感值，減小電路體積和重量，降低成本。
權利要求1.一種單相非隔離光伏并網(wǎng)發(fā)電逆變電路，其特征在于，包括光伏陣列PV、単相電網(wǎng)(I)和六個功率開關，所述六個功率開關分別為第一 IGBT開關SI、第二 IGBT開關S2、第三IGBT開關S3、第四IGBT開關S4、第五IGBT開關S5和第六IGBT開關S6 ； 所述光伏陣列PV正極與第一ニ極管Dl陽極相連接，光伏陣列PV負極與第二直流母線濾波電容C2的陰極、第五IGBT開關S5的發(fā)射極和第六IGBT開關S6的發(fā)射極相連接，所述第一ニ極管Dl陰極與第一直流母線濾波電容Cl的陽極、第一 IGBT開關SI的集電極和第二 IGBT開關S2的集電極相連接，所述第一直流母線濾波電容Cl的陰極與第二直流母線濾波電容C2的陽極、第二ニ極管D2的陽極和第三ニ極管D3的陽極相連接； 所述第一 IGBT開關SI的發(fā)射極、第三IGBT開關S3的集電極、第二ニ極管D2的陰極以及第四ニ極管D4的陰極相連接，所述第三IGBT開關S3的發(fā)射極、第五IGBT開關S5的集電極、第五ニ極管D5的陽極以及第一交流濾波電感LI的一端相連接；所述第二 IGBT開關S2的發(fā)射極、第四IGBT開關S4的集電極、第三ニ極管D3的陰極以及第五ニ極管D5的的陰極相連接，所述第四IGBT開關S4的發(fā)射極、第六IGBT開關S6的集電極、第四ニ極管D4的陽極以及第ニ交流濾波電感L2的一端相連接，所述第一交流濾波電感LI和第二交流濾波電感L2的另一端分別對應連接單相電網(wǎng)(I)的火線和零線； 其中，所述第一ニ極管Dl為防反充功率ニ極管，第二ニ極管D2和第三ニ極管D3均為電壓箝位功率ニ極管，第四ニ極管D4和第五ニ極管D5均為續(xù)流回路功率ニ極管。
2.按照權利要求I所述的單相非隔離光伏并網(wǎng)發(fā)電逆變電路，其特征在于，所述第一直流母線濾波電容Cl和第二直流母線濾波電容C2相同。
3.一種單相非隔離光伏并網(wǎng)發(fā)電逆變電路，其特征在于，包括光伏陣列PV、単相電網(wǎng)(I)和六個功率開關，所述六個功率開關分別為第一 MOSFET開關SI、第二 MOSFET開關S2、第三MOSFET開關S3、第四MOSFET開關S4、第五MOSFET開關S5和第六MOSFET開關S6 ； 所述光伏陣列PV正極與第一ニ極管Dl陽極相連接，光伏陣列PV負極與第二直流母線濾波電容C2的陰極、第五MOSFET開關S5的源極和第六MOSFET開關S6的源極相連接，所述第一ニ極管Dl陰極與第一直流母線濾波電容Cl的陽極、第一 MOSFET開關SI的漏極和第二 MOSFET開關S2的漏極相連接，所述第一直流母線濾波電容Cl的陰極與第二直流母線濾波電容C2的陽極、第二ニ極管D2的陽極和第三ニ極管D3的陽極相連接； 所述第一 MOSFET開關SI的源極、第三MOSFET開關S3的漏極、第二ニ極管D2的陰極以及第四ニ極管D4的陰極相連接，所述第三MOSFET開關S3的源極、第五MOSFET開關S5的漏極、第五ニ極管D5的陽極以及第一交流濾波電感LI的一端相連接；所述第二 MOSFET開關S2的源極、第四MOSFET開關S4的漏極、第三ニ極管D3的陰極以及第五ニ極管D5的的陰極相連接，所述第四MOSFET開關S4的源極、第六MOSFET開關S6的漏極、第四ニ極管D4的陽極以及第ニ交流濾波電感L2的一端相連接，所述第一交流濾波電感LI和第二交流濾波電感L2的另一端分別對應連接單相電網(wǎng)(I)的火線和零線； 其中，所述第一ニ極管Dl為防反充功率ニ極管，第二ニ極管D2和第三ニ極管D3均為電壓箝位功率ニ極管，第四ニ極管D4和第五ニ極管D5均為續(xù)流回路功率ニ極管。
4.按照權利要求3所述的單相非隔離光伏并網(wǎng)發(fā)電逆變電路，其特征在于，所述第一直流母線濾波電容Cl和第二直流母線濾波電容C2相同。
專利摘要本實用新型公開了一種單相非隔離光伏并網(wǎng)發(fā)電逆變電路，包括光伏陣列PV、防反充功率二極管和兩個直流母線濾波電容，還包括六個功率開關以及單相電網(wǎng)，在六個功率開關組成的兩個橋臂和兩個直流母線濾波電容之間對應設置有兩個電壓箝位功率二極管。本實用新型在抑制共模電流的大小的同時，能提高電路轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號H02M7/537GK202424566SQ20122003319
公開日2012年9月5日 申請日期2012年2月2日 優(yōu)先權日2012年2月2日
發(fā)明者任碧瑩, 伍文俊, 孫向東, 王建淵 申請人:西安理工大學