CN102403921A - 一种高效低输出漏电流的逆变器 - Google Patents

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Abstract

发明涉及逆变器，具体说是一种高效低输出漏电流的逆变器，其电路结构包括六个晶体管，两个二极管、两个滤波电感，在逆变的半个工频周期内，所述电路结构中的第一晶体管和第四晶体管由高频调制信号触发控制，第五晶体管由工频调制信号触发控制；在逆变的另外半个工频周期内，所述电路结构中的第二晶体管和第三晶体管由高频调制信号触发控制，第六晶体管由工频调制信号触发控制。本发明所述的高效低输出漏电流的逆变器，减少了一个半导体开关器件的导通损耗；逆变器输出的共模电压之和保持恒定，从而保证逆变器的输出漏电流很低；进一步地提高逆变器的效率。

Description

一种高效低输出漏电流的逆变器
技术领域
本发明涉及逆变器，具体说是一种高效低输出漏电流的逆变器。
背景技术
逆变器尤其是光伏并网逆变器，是要高效地实现从直流到交流的能量转换，同时也要求光伏并网逆变器输出的漏电流应该保持在较低的水平。
为了实现高的逆变效率，开始时，人们在传统的H桥逆变电路结构的基础上采用有限单极性调制，从而降低了半导体开关器件的损耗，但是其缺点是输出漏电流较大，对人员和逆变***的安全不利。
之后，又有人提出H6、H5等逆变电路结构，解决了输出漏电流大的问题，但是增加的开关器件也带来了相应的损耗，效率无法进一步提高。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种高效低输出漏电流的逆变器，既有低的输出漏电流，又能进一步地提高逆变器的效率。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种高效低输出漏电流的逆变器，其特征在于，包括：六个晶体管，两个二极管，两个滤波电感，其中：
第一、第三晶体管S1、S3的集电极与直流源的正极相连，
第二、第四晶体管S2、S4的发射极与直流源的负极相连，
第三晶体管S3的发射极与第四晶体管S4的集电极相连，
第五晶体管S5的集电极与第一晶体管S1的发射极相连，第五晶体管S5的发射极与第二晶体管S2的集电极相连，
第六晶体管S6的集电极与第五晶体管S5的发射极相连，第六晶体管S6的发射极与第二二极管D2的阳极相连，第二二极管D2的阴极与第三晶体管S3的发射极相连，
第一二极管D1的阴极与第五晶体管S5的集电极相连，第一二极管D1的阳极与第四晶体管S4的集电极相连，
第一滤波电感L1的一端与第四晶体管S4的集电极相连，另一端与电网的火线L相连，
第二滤波电感L2的一端与第二晶体管S2的集电极相连，另一端与电网的中线N相连。
在上述技术方案的基础上，所述晶体管为三极管，或为绝缘栅双极型功率管IGBT，或为金属-氧化层-半导体-场效晶体管MOSFET。
在上述技术方案的基础上，在逆变的半个工频周期内，第一晶体管S1和第四晶体管S4由高频调制信号触发控制，同时导通和关断，第五晶体管S5则由工频调制信号触发控制，在此半个工频周期内一直导通；
当第一晶体管S1、第四晶体管S4和第五晶体管S5同时导通时，直流侧输出电流至交流侧，
当第一晶体管S1和第四晶体管S4同时关断时，第五晶体管S5、第二滤波电感L2、交流侧电网、第一滤波电感L1和第一二极管D1构成续流回路。
在上述技术方案的基础上，在逆变的另外半个工频周期内，第二晶体管S2和第三晶体管S3由高频调制信号触发控制，同时导通和关断，第六晶体管S6则由工频调制信号触发控制，在此半个工频周期内一直导通；
当第二晶体管S2、第三晶体管S3和第六晶体管S6同时导通时，直流侧输出电流至交流侧，
当第二晶体管S2和第三晶体管S3同时关断时，第六晶体管S6、第二二极管D2、第一滤波电感L1、交流侧电网和第二滤波电感L2构成续流回路。
在上述技术方案的基础上，在直流源的正极和负极间设有直流储能滤波电容C。
本发明所述的高效低输出漏电流的逆变器，与现有的逆变器技术相比，具有如下优点：
（1）减少了一个半导体开关器件的导通损耗；
（2）逆变器输出的共模电压之和保持恒定，从而保证逆变器的输出漏电流很低；
（3）进一步地提高逆变器的效率。
附图说明
本发明有如下附图：
图1 是本发明的电路结构原理图；
图2 是本发明的在逆变的半个工频周期内的输出电流回路；
图3 是本发明的在逆变的半个工频周期内的续流回路；
图4 是本发明的在逆变的另外半个工频周期内的输出电流回路；
图5 是本发明的在逆变的另外半个工频周期内的续流回路。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明所述的高效低输出漏电流的逆变器，主要元器件包括：六个晶体管S1、S2、S3、S4、S5、S6，两个二极管D1、D2、两个滤波电感L1、L2，其中：
第一、第三晶体管S1、S3的集电极与直流源的正极相连，
第二、第四晶体管S2、S4的发射极与直流源的负极相连，
第三晶体管S3的发射极与第四晶体管S4的集电极相连，
第五晶体管S5的集电极与第一晶体管S1的发射极相连，第五晶体管S5的发射极与第二晶体管S2的集电极相连，
第六晶体管S6的集电极与第五晶体管S5的发射极相连，第六晶体管S6的发射极与第二二极管D2的阳极相连，第二二极管D2的阴极与第三晶体管S3的发射极相连，
第一二极管D1的阴极与第五晶体管S5的集电极相连，第一二极管D1的阳极与第四晶体管S4的集电极相连，
第一滤波电感L1的一端与第四晶体管S4的集电极相连，另一端与电网的火线L相连，
第二滤波电感L2的一端与第二晶体管S2的集电极相连，另一端与电网的中线N相连。
在上述技术方案的基础上，所述晶体管为三极管，或为绝缘栅双极型功率管IGBT，或为金属-氧化层-半导体-场效晶体管MOSFET。图1所示实施例中使用的为三极管，图2～5所示实施例中使用的为IGBT，其反并联二极管为IGBT内部自带的。
在上述技术方案的基础上，在逆变的半个工频周期内，第一晶体管S1和第四晶体管S4由高频调制信号触发控制，同时导通和关断，第五晶体管S5则由工频调制信号触发控制，在此半个工频周期内一直导通；
当第一晶体管S1、第四晶体管S4和第五晶体管S5同时导通时，直流侧输出电流至交流侧，参见图2，
当第一晶体管S1和第四晶体管S4同时关断时，第五晶体管S5、第二滤波电感L2、交流侧电网、第一滤波电感L1和第一二极管D1构成续流回路，参见图3。
 
在上述技术方案的基础上，在逆变的另外半个工频周期内，第二晶体管S2和第三晶体管S3由高频调制信号触发控制，同时导通和关断，第六晶体管S6则由工频调制信号触发控制，在此半个工频周期内一直导通；
当第二晶体管S2、第三晶体管S3和第六晶体管S6同时导通时，直流侧输出电流至交流侧，参见图4，
当第二晶体管S2和第三晶体管S3同时关断时，第六晶体管S6、第二二极管D2、第一滤波电感L1、交流侧电网和第二滤波电感L2构成续流回路，参见图5。
在上述技术方案的基础上，在直流源的正极和负极间设有直流储能滤波电容C，该电容起到降低输入电压纹波的作用。
以下为本发明的一个具体实施例：
本实施例中的高效低输出漏电流的逆变器包括：六个IGBT S1、S2、S3、S4、S5、S6，两个二极管D1、D2、两个滤波电感L1、L2。
所述的一种高效低输出漏电流的逆变器技术，在逆变的半个工频周期内，第一IGBT S1和第四IGBT S4由高频调制信号触发控制，同时导通和关断，第五IGBT S5则由工频调制信号触发控制，在此半个工频周期内一直导通；当第一IGBT S1、第四IGBT S4和第五IGBT S5同时导通时，直流侧输出电流至交流侧，当第一IGBT S1和第四IGBT S4同时关断时，第五IGBT S5、第二滤波电感L2、交流侧电网、第一滤波电感L1和第一二极管D1构成续流回路。
所述的一种高效低输出漏电流的逆变器技术，在逆变的另外半个工频周期内，第二IGBT S2和第三IGBT S3由高频调制信号触发控制，同时导通和关断，第六IGBT S6则由工频调制信号触发控制，在此半个工频周期内一直导通；当第二IGBT S2、第三IGBT S3和第六IGBT S6同时导通时，直流侧输出电流至交流侧，当第二IGBT S2和第三IGBT S3同时关断时，第六IGBT S6、第二二极管D2、第一滤波电感L1、交流侧电网和第二滤波电感L2构成续流回路。
上述实施例仅仅是为了说明本发明而做的一种具体举例，本发明的保护范围包括那些对于本领域的普通技术人员来说显而易见的变换或替代或改型。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (5)

1.一种高效低输出漏电流的逆变器，其特征在于，包括：六个晶体管，两个二极管，两个滤波电感，其中：
第一、第三晶体管S1、S3的集电极与直流源的正极相连，
第二、第四晶体管S2、S4的发射极与直流源的负极相连，
第三晶体管S3的发射极与第四晶体管S4的集电极相连，
第五晶体管S5的集电极与第一晶体管S1的发射极相连，第五晶体管S5的发射极与第二晶体管S2的集电极相连，
第六晶体管S6的集电极与第五晶体管S5的发射极相连，第六晶体管S6的发射极与第二二极管D2的阳极相连，第二二极管D2的阴极与第三晶体管S3的发射极相连，
第一二极管D1的阴极与第五晶体管S5的集电极相连，第一二极管D1的阳极与第四晶体管S4的集电极相连，
第一滤波电感L1的一端与第四晶体管S4的集电极相连，另一端与电网的火线L相连，
第二滤波电感L2的一端与第二晶体管S2的集电极相连，另一端与电网的中线N相连。
2.如权利要求1所述的高效低输出漏电流的逆变器，其特征在于：所述晶体管为三极管，或为绝缘栅双极型功率管IGBT，或为金属-氧化层-半导体-场效晶体管MOSFET。
3.如权利要求1或2所述的高效低输出漏电流的逆变器，其特征在于：在逆变的半个工频周期内，第一晶体管S1和第四晶体管S4由高频调制信号触发控制，同时导通和关断，第五晶体管S5则由工频调制信号触发控制，在此半个工频周期内一直导通；
当第一晶体管S1、第四晶体管S4和第五晶体管S5同时导通时，直流侧输出电流至交流侧，
当第一晶体管S1和第四晶体管S4同时关断时，第五晶体管S5、第二滤波电感L2、交流侧电网、第一滤波电感L1和第一二极管D1构成续流回路。
4.如权利要求1或2所述的高效低输出漏电流的逆变器，其特征在于：在逆变的另外半个工频周期内，第二晶体管S2和第三晶体管S3由高频调制信号触发控制，同时导通和关断，第六晶体管S6则由工频调制信号触发控制，在此半个工频周期内一直导通；
当第二晶体管S2、第三晶体管S3和第六晶体管S6同时导通时，直流侧输出电流至交流侧，
当第二晶体管S2和第三晶体管S3同时关断时，第六晶体管S6、第二二极管D2、第一滤波电感L1、交流侧电网和第二滤波电感L2构成续流回路。
5.如权利要求1或2所述的高效低输出漏电流的逆变器，其特征在于：在直流源的正极和负极间设有直流储能滤波电容C。
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