[发明专利]无开关损耗型全桥非隔离光伏并网逆变器及开关控制时序

摘要

本发明公开了一种无开关损耗型非隔离光伏并网逆变器及开关控制时序，其中，逆变器包括分压电容支路、高频主开关单元、谐振网络和低频换向开关单元。通过加入两组由全控开关、谐振电容和谐振电感组成的谐振网络以及辅助续流箝位二极管构成零电流转换支路，配合上述开关控制时序，可以实现第五功率开关管S₅和第六功率开关管S₆的零电流开通和零电流关断条件、实现第五辅助开关管S_a5和第六辅助开关管S_a6的零电流开通和零电流关断条件，以及消除低频换向开关单元二极管D₁~D₄的反向恢复等问题，并保证逆变器在功率传输、谐振阶段和续流阶段时共模电压恒处于二分之一的电池电压来消除漏电流，从而可以实现非隔离并网逆变器的高频化、小型化。

主权项

一种无开关损耗型非隔离光伏并网逆变器，其特征在于：包括分压电容支路（1）、高频主开关单元（2）、谐振网络（3）和低频换向开关单元（4）；所述分压电容支路（1）由第一分压电容(C_dc1)、第二分压电容(C_dc2)组成；高频主开关单元（2）由第五功率开关管(S₅)和第五功率二极管(D₅)的并联组合，以及第六功率开关管(S₆)和第六功率二极管(D₆)的并联组合构成；谐振网络（3）由第五辅助功率开关管(S_5a)和第五辅助功率二极管(D_5a)的并联组合、第五辅助谐振电容(C_5a)、第五辅助谐振电感(L_5a)、第六辅助功率开关管(S_6a)和第六辅助功率二极管(D_6a)的并联组合、第六辅助谐振电容(C_6a)、第六辅助谐振电感(L_6a)和第一辅助续流箝位功率二极管(D_a1)、第二辅助续流箝位功率二极管(D_a2)串联组合构成；低频换向开关单元（4）由第一功率开关管(S₁)和第一功率二极管(D₁)的并联组合、第二功率开关管(S₂)和第二功率二极管(D₂)的并联组合、第三功率开关管(S₃)和第三功率二极管(D₃)的并联组合、第四功率开关管(S₄)和第四功率二极管(D₄)的并联组合组成；所述第一功率开关管(S₁)、第二功率开关管(S₂)、第三功率开关管(S₃)、第四功率开关管(S₄)、第五功率开关管(S₅)、第六功率开关管(S₆)、第五辅助功率开关管(S_5a)、第六辅助功率开关管(S_6a)为包括IGBT或MOSFET在内的全控型器件；所述第一分压电容(C_dc1)的正端分别连接太阳能电池正输出端、第五功率开关管(S₅)的集电极和第五辅助功率开关管(S_5a)的漏极、第五功率二极管(D₅)和第五辅助二极开关管(D_5a)的阴极；第一分压电容(C_dc1)的负端分别连接第二分压电容(C_dc2)的正端、第一辅助续流箝位功率二极管(D_a1)的阳极和第二辅助续流箝位功率二极管(D_a2)的阴极；第二分压电容(C_dc2)的负端分别连接太阳能电池负输出端、第六功率开关管(S₆)的发射极和第六辅助功率开关管(S_6a)的源极、第六功率二极管(D₆)和第六辅助功率二极管(D_6a)的阳极；所述第五功率开关管(S₅)的发射极分别与第五功率二极管(D₅)的阳极、第五辅助谐振电感(L_5a)的第一端、第一功率开关管(S₁)和第三功率开关管(S₃)的集电极、第一功率二极管(D₁)和第三功率开关管(D₃)的阴极相连接；第六功率开关管(S₆)的集电极分别与第六功率二极管(D₆)的阴极、第六辅助谐振电感(L_6a)的第一端、第二功率开关管(S₂)和第四功率开关管(S₄)的发射极、第二功率二极管(D₂)和第四功率二极管(D₄)的阳极相连接；所述第五辅助功率开关管(S_5a)的源极分别与第五辅助功率二极管(D_5a)的阳极、第五辅助谐振电容(C_5a)的第一端相连接；第五辅助谐振电容(C_5a)的第二端与第五辅助谐振电感(L_5a)的第二端、第一辅助续流箝位功率二极管(D_a1)的阴极相连接；第六辅助功率开关管(S_6a)的漏极分别与第六辅助功率二极管(D_6a)的阴极、第六辅助谐振电容(C_6a)的第一端相连接；第六辅助谐振电容(C_6a)的第二端与第六辅助谐振电感(L_6a)的第二端、第二辅助续流箝位功率二极管(D_a2)的阳极相连接；所述第一功率开关管(S₁)的发射极分别连接第二功率开关管(S₂)的集电极、第一功率二极管(D₁)的阳极和第二功率二极管(D₂)的阴极，以及连接第一进网滤波电感(L₁)的一端；所述第三功率开关管(S₃)的发射极分别连接第四功率开关管(S₄)的集电极、第三功率二极管(D₃)的阳极和第四功率二极管(D₄)的阴极，以及连接第二进网滤波电感(L₂)的一端；所述无开关损耗型非隔离光伏并网逆变器的开关控制时序如下：在正半周，将第一功率开关管(S₁)和第四功率开关管(S₄)一直开通；在负半周，将第一功率开关管(S₁)和第四功率开关管(S₄)一直关断；在正半周，将第二功率开关管(S₂)和第三功率开关管(S₃)一直关断；在负半周，将第二功率开关管(S₂)和第三功率开关管(S₃)一直导通；第一功率开关管(S₁)与第二功率开关管(S₂)的驱动信号互补，并加入死区时间；第五功率开关管(S₅)和第六功率开关管(S₆)具有相同的驱动时序，并按单极性SPWM方式高频动作，第五辅助功率开关管(S_5a)的导通开始阶段与第五功率开关管(S₅)的导通末尾阶段有交叠区；第六辅助功率开关管(S_6a)的导通开始阶段与第六功率开关管(S₆)的导通末尾阶段有交叠区。