[发明专利]低共模噪声并网逆变电路及无功功率控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低共模噪声的并网逆变电路及无功功率控制方法，尤其是一种高转换效率、低谐波失真度的，同时可进行功率因数调节的DC/AC并网逆变电路及无功功率调节方法。

背景技术

并网逆变电路的作用是将直流电压变换成正弦交流电，并实现并网供给用电设备使用。高效率、低谐波失真度是该项技术的关键指标；在并网发电时，也需要根据电力调度指令调整功率因数。

目前存在的并网逆变器技术多采用四管全桥电路结构，如图2所示，采用双极性调制方式或单极性调制方式。双极性调制电路中，四个开关管（虚线框中所示）都以较高开关频率工作，开关管的损耗较大，影响效率，并且存在较大的开关噪声和电流纹波幅值。单极性调制电路中，逆变产生的共模电压幅值变化较大，由此产生的共模电流随着开关频率的增加线性增大，谐波失真和共模噪声干扰较严重。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种DC/AC并网逆变电路，使用三颗高频开关管实现调制，在同一时间最多有两个开关管做高频动作，有效降低了高频开关损耗、提高了转换效率；在输出无功功率时，仅有一颗高频开关管工作，能够同时实现逆变、并网及功率因数控制，是具有很强过载能力的并网逆变电路，能广泛用于风力、太阳能并网逆变器、微网逆变器等并网电源和逆变器电源技术应用领域，同时能满足功率因数调节的要求。

本发明采用的技术方案为：一种DC/AC并网逆变电路(如图1所示)，包括增强型降压斩波电路、可控硅换相电路、逆变电流采样电路、电压电流检测电路、可控硅换相控制电路以及SPWM控制电路。在需要功率因数调节时：若逆变器输出有功功率，增强型降压斩波电路只有两个个功率开关处于SPWM调制状态，另外一个功率开关处于常开状态；若逆变器进行无功功率调节，只有一个功率开关均处于开关状态。

所述的增强型降压斩波电路包括功率开关Q1（MOSFET或IGBT）、功率开关Q2（MOSFET或IGBT），功率开关Q3（MOSFET或IGBT）二极管D1、二极管D2、二极管D3，电感L1，电感L2，电容C1和低频开关Q3，功率开关Q1漏极（或集电极）与直流电源正极和二极管D2阴极相接，其源极（或发射极）与电感L1一端、二极管D1阴极和二极管D3的阴极相接；功率开关管Q2漏极（或集电极）与二极管D2阳极、电感L2的一端和功率开关管Q3源极（或发射极）相连接，其源极（或发射极）与二极管D1的阳极、直流电源负极及低频开关的一端相接；功率开关管Q2漏极（或集电极）与功率开关管Q2的漏极（或集电极）、二极管D2的阳极和电感L2的一端相连接，其源极（或发射极）和二极管D3相连接；电感L1的一端与Q1的源极（或发射极）、二极管D1阴极和二极管D3的阴极相相接，另一端与换向电路中单向可控硅阳极和C1的一端相接；电感L2的一端与Q2漏极（或集电极）与D2的阳极相连接和功率开关管Q3的漏极（或集电极）相连接，另一端与可控硅阴极、电容C1相连接。

所述的可控硅换相电路包括4个单向可控硅S1~S4，可控硅S1与可控硅S2组成串联组，可控硅S3与可控硅S4组成串联组，两个串联组相并联，可控硅S1与可控硅S3的阳极相接，作为高电压输入端，可控硅S2与可控硅S4的阴极相接，作为低电压输出端。可控硅S1与可控硅S2的连接点和可控硅S3与可控硅S4的连接点分别作为单相交流输出端，接向单相电网或交流负载。可控硅S1与可控硅S4的驱动信号为一组，可控硅S2与可控硅S3的驱动信号为一组，导通时间各占半个工频周期。

所述功率开关Q1、功率开关Q2和功率开关管Q3为高频开关管，选用器件为MOSEFT或IGBT。

所述可控硅S1~S4为低频开关管，选用器件为单向可控硅SCR或IGBT。

所述的功率因数调节，当逆变器输出有功功率时，增强型降压斩波电路只功率开关Q1和功率开关管Q2处于SPWM调制状态，使另外一个功率开关Q3处于常开状态，在Q1和Q2关断时，与二极管D3、电感L1和电感L2构成续流回路。

所述的功率因数调节，当逆变器进行无功功率调节时，只有功率开关管Q3处于SPWM调制状态，Q1、Q2处于常闭状态，当Q3同时关断时，D2、C2、D1、L1与换向电路构成续流回路，实现无功功率的控制。

本发明的增强型降压斩波电路完成正弦半波调制和功率因数调节。电路中开关管Q1、Q2、Q3采用的控制时序见图4，将直流母线C2的直流电能转换为正弦半波；通过调整两组可控硅整流器的导通时间，把正弦半波转成正弦全波；通过调整开关管Q1、Q2、Q3的导通方式，实现功率因数调节功能。