一種多個(gè)h6橋并網(wǎng)逆變倍頻電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種H6橋并網(wǎng)逆變倍頻電路，包括：電容；交流電，該交流電的兩端均連接有一輸出濾波電感；N個(gè)H6橋并網(wǎng)逆變電路，設(shè)置在電容與交流電之間，每個(gè)H6橋并網(wǎng)逆變電路均包括并聯(lián)的第一晶體管組和第二晶體管組，每個(gè)晶體管組均包括相串聯(lián)的三個(gè)晶體管；其中，第一晶體管組中的兩個(gè)晶體管之間的第一節(jié)點(diǎn)連接交流電的一輸入端，第二晶體管組中的兩個(gè)晶體管之間的第二節(jié)點(diǎn)連接交流電的另一輸入端；在第一節(jié)點(diǎn)與第二晶體管組中的兩個(gè)晶體管之間的第三節(jié)點(diǎn)之間，以及在第二節(jié)點(diǎn)與第一晶體管組中的兩個(gè)晶體管之間的第四節(jié)點(diǎn)之間均設(shè)置有一二極管。本發(fā)明有效的提高了并網(wǎng)逆變器工作的可靠性。
【專利說明】 一種多個(gè)H6橋并網(wǎng)逆變倍頻電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種多個(gè)H6橋并網(wǎng)逆變倍頻電路。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著分布式發(fā)電的迅速普及，逆變器在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的地位愈發(fā)顯著，其性能的改進(jìn)對(duì)于提高系統(tǒng)的效率、可靠性、以及降低成本有著至關(guān)重要的作用。非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器具有轉(zhuǎn)換效率高、體積小、成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003]傳統(tǒng)的中小功率太陽能并網(wǎng)逆變器主功率基本上都是由升壓電路和逆變電路兩部分組成，當(dāng)并網(wǎng)逆變功率較大或獨(dú)立MPPT(Maxi mum Power Point Tracking,最大功率點(diǎn)跟蹤)路數(shù)較少的情況光伏電池板受木桶效應(yīng)的影響就會(huì)增大，造成光伏并網(wǎng)系統(tǒng)整體發(fā)電量會(huì)下降。隨著分布式光伏并網(wǎng)逆變器的發(fā)展，前級(jí)升壓電路一般會(huì)脫離并網(wǎng)逆變器被設(shè)計(jì)成多個(gè)獨(dú)立的MPPT單元模塊，這樣現(xiàn)場(chǎng)施工人員可以根據(jù)太陽能電池板不同的安裝角度和建筑物遮擋情況連接多個(gè)獨(dú)立的MPPT單元模塊，最后這些獨(dú)立的MPPT單元模塊的輸出會(huì)被統(tǒng)一連接到并網(wǎng)逆變器的直流母線電容上。
[0004]對(duì)這種可以提高發(fā)電效率的分布式并網(wǎng)逆變器往往會(huì)涉及到兩種逆變架構(gòu):1、多個(gè)獨(dú)立的MPPT模塊都連接在同一個(gè)并網(wǎng)逆變電路上，這樣并網(wǎng)逆變電路功率就會(huì)增加，隨著功率的增加為了減少逆變損耗、降低開關(guān)管發(fā)熱，一般都會(huì)降低開關(guān)管的工作頻率，選取成本更高的開關(guān)模塊，但隨著開關(guān)管工作頻率的下降，對(duì)濾波電感的體積及成本要求會(huì)越來越高，后級(jí)輸出電流的紋波也會(huì)變大，這樣會(huì)造成對(duì)電網(wǎng)的沖擊，增加電網(wǎng)的高次諧波干擾。2、多個(gè)獨(dú)立的MPPT模塊分散連接在不同的并網(wǎng)逆變電路上，架構(gòu)上相當(dāng)于多個(gè)并網(wǎng)逆變器獨(dú)立并聯(lián)向電網(wǎng)供電，在這種架構(gòu)中，為了減少并網(wǎng)電流紋波，開關(guān)頻率一般會(huì)很高，對(duì)濾波電感的感量要求比較嚴(yán)格，這樣也會(huì)造成逆變器成本的上升，不同逆變器之間會(huì)不可避免的存在環(huán)流，如果環(huán)流較大，會(huì)污染并網(wǎng)點(diǎn)附件的電網(wǎng)電壓，逆變器不能正常工作的情況也時(shí)有發(fā)生。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明提供了一種H6橋并網(wǎng)逆變倍頻電路，其中，包括:
[0006]電容(C)；
[0007]交流電，該交流電的兩端均連接有一輸出濾波電感(L1，L2)；
[0008]N個(gè)H6橋并網(wǎng)逆變電路，設(shè)置在電容(C)與交流電(AC)之間，每個(gè)H6橋并網(wǎng)逆變電路均包括并聯(lián)的第一晶體管組和第二晶體管組，每個(gè)晶體管組均包括相串聯(lián)的三個(gè)晶體管；
[0009]其中，第一晶體管組中的兩個(gè)晶體管(Gnl，Gn3)之間的第一節(jié)點(diǎn)(N1)連接交流電的一輸入端，第二晶體管組中的兩個(gè)晶體管(Gn2，Gn4)之間的第二節(jié)點(diǎn)(N2)連接交流電的另一輸入端；
[0010]在第一節(jié)點(diǎn)(N1)與第二晶體管組中的兩個(gè)晶體管之間的第三節(jié)點(diǎn)(N3)之間，以及在第二節(jié)點(diǎn)(N2)與第一晶體管組中的兩個(gè)晶體管之間的第四節(jié)點(diǎn)(N4)之間均設(shè)置有一二極管；N為正整數(shù)。
[0011]上述的H6橋并網(wǎng)逆變倍頻電路，其中，每個(gè)所述H6橋并網(wǎng)逆變電路還包括兩個(gè)電感，其中一電感設(shè)置在第一節(jié)點(diǎn)(N1)和對(duì)應(yīng)連接的交流電的輸出端之間，另一電感設(shè)置在第二節(jié)點(diǎn)(N2)和對(duì)應(yīng)連接的交流電的輸出端之間。
[0012]上述的H6橋并網(wǎng)逆變倍頻電路，其中，每個(gè)H6橋逆變電路產(chǎn)生PWM的三角波相位相差依次相差360° /N，輸出到電網(wǎng)中的電流紋波為開關(guān)頻率的N倍。
[0013]上述的H6橋并網(wǎng)逆變倍頻電路，其中，每個(gè)H6橋并網(wǎng)逆變電路分別輸出相同幅值和相位的并網(wǎng)電流。
[0014]上述的H6橋并網(wǎng)逆變倍頻電路，其中，各所述晶體管的源極和漏極之間均形成有一二極管。
[0015]上述的H6橋并網(wǎng)逆變倍頻電路，其中，每個(gè)H6橋并網(wǎng)逆變電路輸出電流均相同。
[0016]上述的H6橋并網(wǎng)逆變倍頻電路，其中，所述電容為直流母線電容。
[0017]上述的H6橋并網(wǎng)逆變倍頻電路，其中，所述N個(gè)H6橋并網(wǎng)逆變電路并聯(lián)在所述電容與所述交流電之間。
[0018]本發(fā)明相比較現(xiàn)有技術(shù)而言，降低了開關(guān)管工作頻率和級(jí)濾波電容的容值，并可減少輸出紋波。對(duì)比上述的第一種并網(wǎng)逆變架構(gòu)，開關(guān)管工作頻率會(huì)更低，損耗會(huì)降低，但并網(wǎng)電流紋波反而大幅度降低；相比第二種并網(wǎng)逆變架構(gòu)，開關(guān)管工作頻率會(huì)大幅度降低，濾波電感量下降成本會(huì)降低、并網(wǎng)電流紋波也會(huì)降低，不同逆變器之間存在的環(huán)流現(xiàn)象也會(huì)減少，提高了并網(wǎng)逆變器工作的可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明及其特征、夕卜形和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯。在全部附圖中相同的標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按照比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。
[0020]圖1為多個(gè)H6橋并網(wǎng)逆變電感電流N倍頻電路示意圖；
[0021]圖2為單個(gè)H6橋逆變電路開關(guān)管的時(shí)序圖；
[0022]圖3為兩個(gè)H6橋逆變電流在市電正半周時(shí)高頻開關(guān)管時(shí)序及電感電流。

【具體實(shí)施方式】
[0023]在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。
[0024]為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟以及詳細(xì)的結(jié)構(gòu)，以便闡釋本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。
[0025]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果，本發(fā)明提供了一種H6橋(6開關(guān)非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器，可簡稱為H6橋)并網(wǎng)逆變倍頻電路，包括:
[0026]電容C，可選但非限制，該電容C為直流母線電容；
[0027]交流電(或市電)AC，該交流電的兩端均連接有一輸出濾波電感L1和L2，其中圖示中i表示電流方向；
[0028]N個(gè)H6橋并網(wǎng)逆變電路B1，設(shè)置在電容C與交流電AC之間，每個(gè)H6橋并網(wǎng)逆變電路B1均包括并聯(lián)的第一晶體管組A1和第二晶體管組A2，每個(gè)晶體管組均包括相串聯(lián)的三個(gè)晶體管。在本發(fā)明中，第一晶體管組A1包括第一晶體管Gnl、第三晶體管Gn3、第五晶體管Gn5,第二晶體管組A2包括第二晶體管Gn2、第四晶體管Gn4、第六晶體管Gn6。其中，N為正整數(shù)。
[0029]在第一晶體管Gnl和與連接的第三晶體管Gn3之間具有第一節(jié)點(diǎn)N1，第三晶體管Gn3和與連接的第五晶體管Gn5之間具有第四節(jié)點(diǎn)N4 ;在第二晶體管Gn2和與連接的第四晶體管Gn4之間具有第二節(jié)點(diǎn)N2，第四晶體管Gn4和與連接的第六晶體管Gn6之間具有第三節(jié)點(diǎn)N3。其中，第一節(jié)點(diǎn)N1連接交流電的一輸入端，第二節(jié)點(diǎn)N2連接交流電的另一輸入端。在第一節(jié)點(diǎn)N1與第三節(jié)點(diǎn)N3之間，設(shè)置有第一二極管D1 ;在第二節(jié)點(diǎn)N2與第四節(jié)點(diǎn)N4之間均設(shè)置有第二二極管D2。
[0030]在本發(fā)明一可選的實(shí)施例中，每個(gè)H6橋并網(wǎng)逆變電路B1還包括兩個(gè)電感Lnl、Ln2，其中一電感Lnl設(shè)置在第一節(jié)點(diǎn)N1和對(duì)應(yīng)連接的交流電AC的輸出端之間，另一電感Ln2設(shè)置在第二節(jié)點(diǎn)N2和對(duì)應(yīng)連接的交流電AC的輸出端之間。
[0031]在本發(fā)明一可選的實(shí)施例中，上述的每個(gè)H6橋逆變電路B1產(chǎn)生PWM(Pulse WidthModulat1n,脈沖寬度調(diào)變)的三角波相位相差依次相差360° /N,輸出到電網(wǎng)中的電流紋波為開關(guān)頻率的N倍。在此需要說明的是，當(dāng)N為3或者3的倍數(shù)時(shí)，那么，輸出到電網(wǎng)中的電流則不存在紋波。
[0032]在本發(fā)明一可選的實(shí)施例中，上述的每個(gè)H6橋并網(wǎng)逆變電路分別輸出相同幅值和相位的并網(wǎng)電流。
[0033]在本發(fā)明一可選的實(shí)施例中，上述的各晶體管的源極和漏極之間均形成有一二極管。
[0034]在本發(fā)明一可選的實(shí)施例中，每個(gè)H6橋并網(wǎng)逆變電路輸出電流的參考大小均相同，相當(dāng)于N臺(tái)相同功率的并網(wǎng)逆變器并聯(lián)使用，但每個(gè)H6橋高頻濾波電感量可以比原來取得更小，只要保證每個(gè)H6橋逆變電路工作在連續(xù)電流模式下就可以。
[0035]在本發(fā)明一可選的實(shí)施例中，上述的N個(gè)H6橋并網(wǎng)逆變電路并聯(lián)在所述電容與所述交流電之間。
[0036]下面請(qǐng)參照?qǐng)D2所示，在tl時(shí)間段內(nèi)，交流電AC與電感L1連接的一端輸出正向信號(hào)，交流電AC與電感L2連接的一端輸出反向信號(hào)，晶體管Gil、G16同步高頻開通或關(guān)斷，G14導(dǎo)通，而晶體管G12、G15、G13被關(guān)斷。而在t2時(shí)間段內(nèi)，由于信號(hào)翻轉(zhuǎn)，各晶體管開啟/閉合狀態(tài)與tl時(shí)間段內(nèi)相反，在此不予贅述。
[0037]圖3給出了多個(gè)H6橋并網(wǎng)逆變電感電流N倍頻電路在并網(wǎng)正半周輸出時(shí)采用兩個(gè)相位相差180°三角波信號(hào)、正半周對(duì)應(yīng)的主高頻開關(guān)管G11、G16、G21、G26占空比導(dǎo)通波形以及與之相對(duì)應(yīng)的濾波電感的電流紋波波形和最終的并網(wǎng)電流紋波示意圖。晶體管G11、G16保持相同的時(shí)序，晶體管G21、G26(圖中未示出)具有相同的時(shí)序。
[0038]由于采用了如上技術(shù)方案，相當(dāng)于對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的第二種并網(wǎng)方案的逆變電路中的開關(guān)管的工作時(shí)機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一控制，開關(guān)管工作頻率可以較低，由于輸出紋波會(huì)隨著并聯(lián)逆變器數(shù)量的增加大幅度減少，且濾波電容的容值也可以隨之大幅度降低。對(duì)比上述的第一種并網(wǎng)逆變架構(gòu)，開關(guān)管工作頻率會(huì)更低，損耗會(huì)降低，但并網(wǎng)電流紋波反而大幅度降低；相比第二種并網(wǎng)逆變架構(gòu)，開關(guān)管工作頻率會(huì)大幅度降低，濾波電感量下降成本會(huì)降低、并網(wǎng)電流紋波也會(huì)降低，不同逆變器之間存在的環(huán)流現(xiàn)象也會(huì)減少，提高了并網(wǎng)逆變器工作的可靠性。
[0039]以上對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，其中未盡詳細(xì)描述的設(shè)備和結(jié)構(gòu)應(yīng)該理解為用本領(lǐng)域中的普通方式予以實(shí)施；任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種H6橋并網(wǎng)逆變倍頻電路，其特征在于，包括: 電容(C)； 交流電，該交流電的兩端均連接有一輸出濾波電感(L1，L2)； N個(gè)H6橋并網(wǎng)逆變電路，設(shè)置在電容(C)與交流電(AC)之間，每個(gè)H6橋并網(wǎng)逆變電路均包括并聯(lián)的第一晶體管組和第二晶體管組，每個(gè)晶體管組均包括相串聯(lián)的三個(gè)晶體管； 其中，第一晶體管組中的兩個(gè)晶體管(Gnl，Gn3)之間的第一節(jié)點(diǎn)(NI)連接交流電的一輸入端，第二晶體管組中的兩個(gè)晶體管(Gn2，Gn4)之間的第二節(jié)點(diǎn)(N2)連接交流電的另一輸入端； 在第一節(jié)點(diǎn)(NI)與第二晶體管組中的兩個(gè)晶體管之間的第三節(jié)點(diǎn)(N3)之間，以及在第二節(jié)點(diǎn)(N2)與第一晶體管組中的兩個(gè)晶體管之間的第四節(jié)點(diǎn)(N4)之間均設(shè)置有一二極管; N為正整數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的H6橋并網(wǎng)逆變倍頻電路，其特征在于，每個(gè)所述H6橋并網(wǎng)逆變電路還包括兩個(gè)電感，其中一電感設(shè)置在第一節(jié)點(diǎn)(NI)和對(duì)應(yīng)連接的交流電的輸出端之間，另一電感設(shè)置在第二節(jié)點(diǎn)(N2)和對(duì)應(yīng)連接的交流電的輸出端之間。
3.如權(quán)利要求1所述的H6橋并網(wǎng)逆變倍頻電路，其特征在于，每個(gè)H6橋逆變電路產(chǎn)生PWM的三角波相位相差依次相差360° /N，輸出到電網(wǎng)中的電流紋波為開關(guān)頻率的N倍。
4.如權(quán)利要求1所述的H6橋并網(wǎng)逆變倍頻電路，其特征在于，每個(gè)H6橋并網(wǎng)逆變電路分別輸出相同幅值和相位的并網(wǎng)電流。
5.如權(quán)利要求1所述的H6橋并網(wǎng)逆變倍頻電路，其特征在于，各所述晶體管的源極和漏極之間均形成有一二極管。
6.如權(quán)利要求1所述的H6橋并網(wǎng)逆變倍頻電路，其特征在于，每個(gè)H6橋并網(wǎng)逆變電路輸出電流相同。
7.如權(quán)利要求1所述的H6橋并網(wǎng)逆變倍頻電路，其特征在于，所述電容為直流母線電容。
8.如權(quán)利要求1所述的H6橋并網(wǎng)逆變倍頻電路，其特征在于，所述N個(gè)H6橋并網(wǎng)逆變電路并聯(lián)在所述電容與所述交流電之間。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK104410102SQ201410668481
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】龍英文, 孫玉鴻 申請(qǐng)人:上海追日電氣有限公司