《CN2014101313164A 一种非隔离三相光伏并网逆变器及控制方法 1-11》由会员分享，可在线阅读，更多相关《CN2014101313164A 一种非隔离三相光伏并网逆变器及控制方法 1-11（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 104038094 A(43)申请公布日 2014.09.10CN104038094A(21)申请号 201410131316.4(22)申请日 2014.04.01H02M 7/537(2006.01)H02J 3/38(2006.01)(71)申请人燕山大学地址 066004 河北省秦皇岛市海港区河北大街西段438号(72)发明人郭小强 魏宝泽(74)专利代理机构石家庄一诚知识产权事务所 13116代理人李合印(54) 发明名称一种非隔离三相光伏并网逆变器及控制方法(57) 摘要本发明公开了一种非隔离三相光伏并网逆变器及其控制方法，该逆变器由十个开关管、六个二极管
2、和九个电感组成。本发明提出的非隔离三相光伏并网逆变器及其控制方法有益效果是克服了传统三相非隔离型光伏并网逆变器桥臂直通和开关死区带来的问题，同时解决了逆变器共模电压波动的问题，使光伏并网逆变器漏电流得到有效抑制。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书6页 附图3页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书6页 附图3页(10)申请公布号 CN 104038094 ACN 104038094 A1/1页21.一种非隔离三相光伏并网逆变器，由十个开关管、六个二极管和九个电感组成，其特征在于：直流母线的P1端与第七开关S7的集电极连接，直流母线的N1端与第八
3、开关S8的发射极连接，第八开关S8的集电极分别与第二开关S2、第四开关S4、第六开关S6的发射极和第一二级管D1、第三二极管D3、第五二极管D5的阳极连接，直流母线的P2端与第九开关S9的集电极连接，第九开关S9的发射极与第七开关S7的发射极连接，直流母线的N2端与第十开关S10的发射极连接，第十开关S10的集电极与第八开关S8的集电极连接，第七开关S7的发射极分别与第一开关S1、第三开关S3、第五开关S5的集电极和第二二极管D2、第四二极管D4、第六二极管D6的阴极连接，第一开关S1的发射极与第一二级管D1的阴极连接，同时经过第一电感L1和第七电感La与电网连接；第二开关S2的集电极与第二二
4、极管D2的阳极连接，同时经过第二电感L2和第七电感La与电网连接；第三开关S3的发射极与第三二极管D3的阴极连接，同时经过第三电感L3和第八电感Lb与电网连接；第四开关S4的集电极与第四二极管D4的阳极连接，同时经过第四电感L4和第八电感Lb与电网连接；第五开关S5的发射极与第五二极管D5的阴极连接，同时经过第五电感L5和第九电感Lc与电网连接；第六开关S6的集电极与第六二极管D6的阳极连接，同时经过第六电感L6和第九电感Lc与电网连接。2.一种基于权利要求1所述非隔离三相光伏并网逆变器的控制方法，其特征在于：它具体包括下列步骤：(1)首先，非隔离三相光伏逆变器三相调制波va、vb、vc分别与
5、载波通过比较器比较后得到逻辑信号Sa、Sb、Sc；(2)将三相电网电压信号ua、ub、uc分别进行过零比较得到逻辑信号xa、xb、xc；(3)将逻辑信号xa和逻辑信号Sa通过与门得到开关逻辑信号S1，将逻辑信号xa通过非门得到的逻辑信号和逻辑信号Sa通过非门得到的逻辑信号通过与门得到开关逻辑信号S2；(4)将逻辑信号xb和逻辑信号Sb通过与门得到开关逻辑信号S3，将逻辑信号xb通过非门得到的逻辑信号和逻辑信号Sb通过非门得到的逻辑信号通过与门得到开关逻辑信号S4；(5)将逻辑信号xc和逻辑信号Sc通过与门得到开关逻辑信号S5，将逻辑信号xc通过非门得到的逻辑信号和逻辑信号Sc通过非门得到的逻辑
6、信号通过与门得到开关逻辑信号S6；(6)将逻辑信号Sa和逻辑信号Sb通过异或门得到的逻辑信号再通过非门得到逻辑信号a，将逻辑信号Sb和逻辑信号Sc通过异或门得到的逻辑信号再通过非门得到逻辑信号b，将逻辑信号Sa和逻辑信号Sc通过异或门得到的逻辑信号再通过非门得到逻辑信号c，再将逻辑信号a、逻辑信号b和逻辑信号c通过三输入与门得到的逻辑信号再通过非门得到逻辑信号g；(7)将逻辑信号Sa和逻辑信号Sb通过与门得到逻辑信号d，将逻辑信号Sb和逻辑信号Sc通过与门得到逻辑信号e，将逻辑信号Sa和逻辑信号Sc通过与门得到逻辑信号f，再将逻辑信号d、逻辑信号e和逻辑信号f通过三输入异或门得到逻辑信号h，将
7、逻辑信号h通过非门得到逻辑信号i；(8)将逻辑信号g和逻辑信号i通过与门得到开关逻辑信号S7和开关逻辑信号S8，将逻辑信号g和逻辑信号h通过与门得到开关逻辑信号S9和开关逻辑信号S10。权 利 要 求 书CN 104038094 A1/6页3一种非隔离三相光伏并网逆变器及控制方法 技术领域0001 本发明涉及一种非隔离三相光伏并网逆变器及其控制方法。背景技术0002 为解决能源危机、防治环境污染，太阳能作为清洁能源之一受到了世界各国的共同关注，光伏发电技术是实现太阳能有效利用的重要途径。光伏发电系统一般采用逆变器作为输出接口连接电网，传统光伏逆变器系统采用隔离型拓扑结构，通过工频变压器或高频变
8、压器来实现电压调整和电气隔离。然而，工频隔离变压器存在重量大、体积大，价格昂贵等缺陷，而高频变压器虽然减小了体积和重量，但整个电路结构比较复杂，导致系统整机效率较低。因此，无变压器的非隔离型光伏并网逆变器成为研究热点，去掉隔离变压器，可减小光伏逆变器系统的体积和重量，降低成本，并可使系统整体效率得到一定改善。但去掉变压器之后，光伏电池阵列对地寄生电容与直流母线、逆变器、电网、大地构成一个共模回路，逆变器的高频开关动作会导致该寄生电容上的电压发生高频跳变。该电压被称为共模电压，共模电压的高频变化会引发寄生电容频繁的充放电，从而形成共模电流，也称之为漏电流，该漏电流的存在会增加逆变器输出电流谐波含
9、量，增大电磁干扰，从而降低电能质量，引发电网畸变，造成不必要的功率损失等。如果人体位于这一共模回路中，漏电流还会对人身安全构成威胁，因此有必要采取措施抑制漏电流。0003 巴西学者Cavalcanti等人2010年在IEEE Transactions on Industrial Electronics发表文章Modulation techniques to eliminate leakage currents in transformerless three-phase photovoltaic systems，该文章指出传统三相并网逆变器拓扑和调制方法将导致系统出现较大的漏电流，并提出一种空
10、间矢量调制方法，采用特定3个非零矢量合成参考矢量以保证系统共模电压恒定，从而达到抑制系统漏电流的目的。但该方法直流电压利用率很低，开关管的电压应力较 高。Vazquez等人在ISIE2010国际会议发表文章A photovoltaic three-phase topology to reduce common mode Voltage，该文章提出通过安装辅助开关的方式来减小共模电压，但该电路只能减小共模电压，无法实现共模电压恒定。文献Eliminating Leakage Currents in Neutral Point Clamped Inverters for Photovoltaic
11、Systems提出一种三相二极管钳位多电平光伏并网逆变器空间矢量调制方法，可以实现系统共模电压恒定，但其空间矢量调制方法较为复杂，同时该电路存在桥臂直通的问题，开关必须加入死区，而死区的存在将引发并网电流畸变，影响光伏逆变器并网效率和电能质量。发明内容0004 为了解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种能够有效抑制高频共模电压和漏电流的非隔离三相光伏并网逆变器及其控制方法。0005 为了实现上述目的，本发明的目的之一是采用如下技术方案：0006 一种非隔离三相光伏并网逆变器，由十个开关管、六个二极管和九个电感组成，直说 明 书CN 104038094 A2/6页4流母线的P1端与第七开关
12、S7的集电极连接，直流母线的N1端与第八开关S8的发射极连接，第八开关S8的集电极分别与第二开关S2、第四开关S4、第六开关S6的发射极和第一二级管D1、第三二极管D3、第五二极管D5的阳极连接，直流母线的P2端与第九开关S9的集电极连接，第九开关S9的发射极与第七开关S7的发射极连接，直流母线的N2端与第十开关S10的发射极连接，第十开关S10的集电极与第八开关S8的集电极连接，第七开关S7的发射极分别与第一开关S1、第三开关S3、第五开关S5的集电极和第二二极管D2、第四二极管D4、第六二极管D6的阴极连接，第一开关S1的发射极与第一二级管D1的阴极连接，同时经过第一电感L1和第七电感La
13、与电网连接；第二开关S2的集电极与第二二极管D2的阳极连接，同时经过第二电感L2和第七电感La与电网连接；第三开关S3的发射极与第三二极管D3的阴极连接，同时经过第三电感L3和第八电 感Lb与电网连接；第四开关S4的集电极与第四二极管D4的阳极连接，同时经过第四电感L4和第八电感Lb与电网连接；第五开关S5的发射极与第五二极管D5的阴极连接，同时经过第五电感L5和第九电感Lc与电网连接；第六开关S6的集电极与第六二极管D6的阳极连接，同时经过第六电感L6和第九电感Lc与电网连接。0007 本发明的另一目的是提供一种非隔离三相光伏并网逆变器的控制方法，其内容包括下列步骤：0008 (1)首先，三
14、相非隔离光伏逆变器三相调制波va、vb、vc分别与载波通过比较器比较后得到逻辑信号Sa、Sb、Sc；0009 (2)将三相电网电压信号ua、ub、uc分别进行过零比较得到逻辑信号xa、xb、xc；0010 (3)将逻辑信号xa和逻辑信号Sa通过与门得到开关逻辑信号S1，将逻辑信号xa通过非门得到的逻辑信号和逻辑信号Sa通过非门得到的逻辑信号通过与门得到开关逻辑信号S2；0011 (4)将逻辑信号xb和逻辑信号Sb通过与门得到开关逻辑信号S3，将逻辑信号xb通过非门得到的逻辑信号和逻辑信号Sb通过非门得到的逻辑信号通过与门得到开关逻辑信号S4；0012 (5)将逻辑信号xc和逻辑信号Sc通过与门
15、得到开关逻辑信号S5，将逻辑信号xc通过非门得到的逻辑信号和逻辑信号Sc通过非门得到的逻辑信号通过与门得到开关逻辑信号S6；0013 (6)将逻辑信号Sa和逻辑信号Sb通过异或门得到的逻辑信号再通过非门得到逻辑信号a，将逻辑信号Sb和逻辑信号Sc通过异或门得到的逻辑信号再通过 非门得到逻辑信号b，将逻辑信号Sa和逻辑信号Sc通过异或门得到的逻辑信号再通过非门得到逻辑信号c，再将逻辑信号a、逻辑信号b和逻辑信号c通过三输入与门得到的逻辑信号再通过非门得到逻辑信号g；0014 (7)将逻辑信号Sa和逻辑信号Sb通过与门得到逻辑信号d，将逻辑信号Sb和逻辑信号Sc通过与门得到逻辑信号e，将逻辑信号S
16、a和逻辑信号Sc通过与门得到逻辑信号f，再将逻辑信号d、逻辑信号e和逻辑信号f通过三输入异或门得到逻辑信号h，将逻辑信号h通过非门得到逻辑信号i；0015 (8)将逻辑信号g和逻辑信号i通过与门得到开关逻辑信号S7和开关逻辑信号S8，将逻辑信号g和逻辑信号h通过与门得到开关逻辑信号S9和开关逻辑信号S10。0016 由于采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)三相桥臂不说 明 书CN 104038094 A3/6页5存在直通过流问题，可靠性高；(2)系统开关器件无需加入死区，从根本上消除了死区引起波形畸变问题；(3)控制方法采用载波调制，开关信号生成电路结构简单，可采用模拟电路实现，同时可以保证系统共模电压恒定，使漏电流得到有效抑制。附图说明0017 图1为传统的光伏并网逆变器的电路原理图；0018 图2为本发明的非隔离三相光伏并网逆变器的电路原理图；0019 图3为本发明的非隔离三相光伏并网逆变器开关控制方式；
