CN106849728B - 带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法 - Google Patents

带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法，由三相正弦波信号与一路三角波信号交截产生逆变器六个桥臂开关管的预处理信号，通过对六路预处理信号状态的判断，确定逆变器是处于非续流开关状态还是续流开关状态。逆变器处于非续流开关模态时，六个桥臂开关管进行三相SPWM调制控制，续流开关管和两个箝位开关管保持关断；逆变器处于续流开关模态时，六个桥臂开关管都保持关断，续流开关管导通，箝位开关管按情况选择性导通。本发明使逆变器省去了能量回馈电源这个环节，提高了非隔离光伏逆变器的转换效率，抑制了光伏逆变器的共模漏电流。

Description

带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法
技术领域
本发明涉及电力电子直流—交流变换技术领域，特别是带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法。
背景技术
光伏并网逆变器要求效率高、成本低，能够承受光伏电池输出电压波动大的不良影响，而且其交流输出也要满足较高的电能质量。
按照逆变器是否带有隔离变压器可以分为隔离型和非隔离型。隔离型光伏逆变器实现了电网和电池板的电气隔离，保障了人身和设备安全。但其体积大，价格高，***变换效率较低。非隔离光伏逆变器结构不含变压器，具有效率高、体积小、重量轻、成本低等诸多优势。
目前，非隔离光伏逆变器***的最高效率可以达到98% 以上。但是，变压器的移除使得输入输出之间存在电气连接，由于电池板对地电容的存在，逆变器工作时会产生共模漏电流，增大***电磁干扰，影响进网电流的质量，危害人身和设备安全。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法，本发明结合带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的主电路拓扑，给出了其控制方法，充分发挥了带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的特点，具有较好的实际应用价值。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
根据本发明提出的带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法，带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器包括太阳能电池、三相桥式逆变器、滤波电路、负载电路、续流开关和箝位电路；三相桥式逆变器包括第一至第六开关管，滤波电路包括第一至第三滤波电感和第一至第三滤波电容，负载电路包括第一至第三电阻，续流开关包括第七开关管和三相不控整流桥，三相不控整流桥包括第一至第六整流二极管，箝位电路包括第一至第三电容、上箝位开关管和下箝位开关管；其中，
太阳能电池的正极与第一电容的正极、第一开关管的漏极、第三开关管的漏极、第五开关管的漏极分别相连，太阳能电池的负极与第三电容的负极、第四开关管的源极、第六开关管的源极、第二开关管的源极分别相连，第一开关管的源极与第四开关管的漏极、第一滤波电感的一端、第一整流二极管的阳极分别连接，第三开关管的源极与第六开关管的漏极、第二滤波电感的一端、第二整流二极管的阳极分别连接，第五开关管的源极与第二开关管的漏极、第三滤波电感的一端、第三整流二极管的阳极分别连接，第一电容的负极与第二电容的正极、上箝位开关管的漏极分别连接，第二电容的负极与第三电容的正极、下箝位开关管的源极分别连接，上箝位开关管的源极与第七开关管的源极、第四整流二极管的阳极、第五整流二极管的阳极、第六整流二极管的阳极分别连接，下箝位开关管的漏极与第七开关管的漏极、第一整流二极管的阴极、第二整流二极管的阴极、第三整流二极管的阴极分别连接，第一整流二极管的阳极与第四整流二极管的阴极连接，第二整流二极管的阳极与第五整流二极管的阴极连接，第三整流二极管的阳极与第六整流二极管的阴极连接，第一滤波电感的另一端与第一滤波电容的正极、第一电阻的一端分别连接，第二滤波电感的另一端与第二滤波电容的正极、第二电阻的一端分别连接，第三滤波电感的另一端与第三滤波电容的正极、第三电阻的一端分别连接，第一滤波电容的负极与第二滤波电容的负极、第三滤波电容的负极、第一电阻的另一端、第二电阻的另一端、第三电阻的另一端分别连接；
该带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法如下：
在一个逆变周期中分为两种模态：非续流模态和续流模态；其中，第一至第六开关管在逆变器的非续流模态时进行三相SPWM调制控制，在续流模态时第一至第六开关管全部保持关断状态；上箝位开关管、下箝位开关管和第七开关管在逆变器的非续流模态时全部保持关断状态，在续流模态时第七开关管保持导通，上箝位开关管、下箝位开关管交错导通。
作为本发明所述的带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法进一步优化方案，在三相SPWM调制时，若出现第一开关管、第三开关管和第五开关管全导通或第二开关管、第四开关管和第六开关管全导通时则为续流模态，续流模态期间第一至第六开关管由原工作状态转变为均关断状态，第七开关管续流导通，上箝位开关管、下箝位开关管根据续流原因选择性导通，若第一开关管、第三开关管和第五开关管全导通引起的续流则上箝位开关管导通，若第二开关管、第四开关管和第六开关管全导通引起的续流则下箝位开关管导通；因此在一个逆变周期中逆变器非续流开关模态共有6个，续流开关模态共有2个；
定义逆变器开关状态为[M 1,M 3,M 5,M 7,M H,M L]，其中，M 1为第一开关管的状态，M 3为第三开关管的状态，M 5第五开关管的状态，M 7为第七开关管的状态，M H为上箝位开关管的状态，M L为下箝位开关管的状态；
若第一开关管开通第四开关管关断则M 1=1，若第三开关管开通第六开关管关断则M 3=1，若第五开关管开通第二开关管关断则M 5=1，若第四开关管开通第一开关管关断则M 1=0，若第第六开关管开通第三开关管关断则M 3=0，若第二开关管开通第五开关管关断则M 5=0，若第一至第六开关管均关断，则M 1,M 3,M 5均用Z表示，若第七开关管导通则M 7=1，若第七开关管关断则M 7=0，若上箝位开关管导通则M H =1，若上箝位开关管关闭则M H =0，若下箝位开关管导通则M L =1，若下箝位开关管关闭则M L =0；
因此逆变器6个非续流开关模态分别是[1,0,0,0,0,0]、[1,1,0,0,0,0]、[0,1,0,0,0,0]、[0,1,1,0,0,0]、[0,0,1,0,0,0]和[1,0,1,0,0,0]，2个续流开关模态分别是[Z,Z,Z,1,1,0]和[Z,Z,Z,1,0,1]。
作为本发明所述的带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法进一步优化方案，按如下方法产生各开关管的控制信号：
（1）生成a、b、c三相相位互差120°的正弦调制波和一路三角波，三相正弦调制波分别与三角波交截，其中，a相正弦调制波与三角波交截产生第一开关管的预处理波形V gs1’，将其取反产生第四开关管的预处理波形V gs4’；b相正弦调制波与三角波交截产生第三开关管的预处理波形V gs3’，将其取反产生第六开关管的预处理波形V gs6’；第三路正弦调制波与三角波交截产生第五开关管的预处理波形V gs5’，将其取反产生第二开关管的预处理波形V gs2’；
（2）将预处理波形V gs1’、V gs3’和V gs5’做与运算得到信号V H’，将预处理波形V gs4’、V gs6’和V gs2’做与运算得到信号V L’，将预处理波形V gs1’、V gs3’和V gs5’两两做同或运算后得到的三路信号再做与运算得到信号V t’；
（3）将信号V H’和信号V t’做与运算得到上箝位开关管的栅源控制波形V gsH，将信号V L’和信号V t’做与运算得到下箝位开关管的栅源控制波形V gsL；
（4）由V gsH和V gsL做或运算得到第七开关管栅源控制波形V gs7；
（5）将V gsH取反后与预处理波形V gs1’、V gs3’和V gs5’分别做与运算后得到第一开关管的栅源控制波形V gs1、第三开关管的栅源控制波形V gs3和第五开关管的栅源控制波形V gs5；将V gsL取反后与预处理波形V gs4’、V gs6’和V gs2’分别做与运算后得到第四开关管的栅源控制波形V gs4、第六开关管的栅源控制波形V gs6和第二开关管的栅源控制波形V gs2。
作为本发明所述的带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法进一步优化方案，与运算采用二输入与门CD4081芯片和三输入与门CD4073芯片实现，或运算采用二输入或门CD4071芯片实现，取反是采用CD4049芯片实现。
作为本发明所述的带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法进一步优化方案，同或运算采用CD4077芯片实现。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：不采用空间矢量控制，所以既可以适用于模拟控制也可适用于数字控制；控制方案包括非续流模态控制和续流模态控制，需切换开关状态来实现其控制，切换过程可以通过逻辑判断和逻辑运算轻松实现；非续流模态的引入，降低了逆变器的共模电压，减小了损耗，提高了逆变器效率。
附图说明
图1为本发明适用的带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器拓扑。
图2(a)为预处理波形V gs1’、V gs4’、V gs3’、V gs6’、V gs5’和V gs2’的产生方法。
图2(b)为控制信号产生方法。
图3为带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器驱动信号时序图。
图4(a)为处于模态1时的带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器。
图4(b)为处于模态2时的带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器。
图4(c)为处于模态3时的带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器。
图4(d)为处于模态4时的带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器。
图4(e)为处于模态5时的带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器。
图4(f)为处于模态6时的带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器。
图4(g)为处于模态7时的带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器。
图4(h)为处于模态8时的带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器。
图中的附图标记解释为：U PV为太阳能电池，S 1- S 7分别为第一至第七开关管，L a、 L b、L c分别为第一至第三滤波电感，C fa、C fb、C fc分别为第一至第三滤波电容， R a、 R b 、 R c 分别为第一至第三电阻，D a1、 D b1、 D c1、D a2、 D b2、D c2分别为第一至第六整流二极管，C dc1、C dc2、C dc3分别为第一至第三电容，S H为上箝位开关管，S L为下箝位开关管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法仅适用于带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器(逆变器电路拓扑如附图1所示)，一种带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器，包括太阳能电池U PV、三相桥式逆变器、滤波电路和负载电路，还包括续流开关和箝位电路，三相桥式逆变器包括第一至第六开关管S 1- S 6，滤波电路包括第一至第三滤波电感L a、L b、L c和第一至第三滤波电容C fa、C fb、C fc，负载电路包括第一至第三电阻R a、R b、 R c ，续流开关包括第七开关管S 7和三相不控整流桥，三相不控整流桥包括第一至第六整流二极管D a1、 D b1、 D c1、D a2、 D b2、D c2，箝位电路包括第一至第三电容C dc1、C dc2、C dc3、上箝位开关管S H和下箝位开关管S L；其中，
太阳能电池的正极与第一电容的正极、第一开关管的漏极、第三开关管的漏极、第五开关管的漏极分别相连，太阳能电池的负极与第三电容的负极、第四开关管的源极、第六开关管的源极、第二开关管的源极分别相连，第一开关管的源极与第四开关管的漏极、第一滤波电感的一端、第一整流二极管的阳极分别连接，第三开关管的源极与第六开关管的漏极、第二滤波电感的一端、第二整流二极管的阳极分别连接，第五开关管的源极与第二开关管的漏极、第三滤波电感的一端、第三整流二极管的阳极分别连接，第一电容的负极与第二电容的正极、上箝位开关管的漏极分别连接，第二电容的负极与第三电容的正极、下箝位开关管的源极分别连接，上箝位开关管的源极与第七开关管的源极、第四整流二极管的阳极、第五整流二极管的阳极、第六整流二极管的阳极分别连接，下箝位开关管的漏极与第七开关管的漏极、第一整流二极管的阴极、第二整流二极管的阴极、第三整流二极管的阴极分别连接，第一整流二极管的阳极与第四整流二极管的阴极连接，第二整流二极管的阳极与第五整流二极管的阴极连接，第三整流二极管的阳极与第六整流二极管的阴极连接，第一滤波电感的另一端与第一滤波电容的正极、第一电阻的一端分别连接，第二滤波电感的另一端与第二滤波电容的正极、第二电阻的一端分别连接，第三滤波电感的另一端与第三滤波电容的正极、第三电阻的一端分别连接，第一滤波电容的负极与第二滤波电容的负极、第三滤波电容的负极、第一电阻的另一端、第二电阻的另一端、第三电阻的另一端分别连接。
第一至第三电阻R a、 R b 、 R c 分别作为A相负载、B相负载、C相负载。
该控制方法要产生带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器中六个桥臂开关管S 1、S 2、S 3、S 4、S 5和S 6、上箝位开关管S H、下箝位开关管S L和第七开关管S 7共九个开关管的控制信号，第七开关管为续流开关管。控制过程在一个逆变周期中分为两种模态非续流模态和续流模态。其中六个桥臂开关管在逆变器的非续流模态时进行三相SPWM调制控制，在续流模态时全部保持关断状态。两个箝位开关管和续流开关管在逆变器的非续流模态时全部保持关断状态，在续流模态时续流开关管保持导通，两箝位开关管交错导通。
当三相SPWM调制控制出现桥臂上管全导通或下管全导通时为续流模态，续流模态期间六个桥臂开关管要由原工作状态转变为全关断状态，续流开关管续流导通，箝位开关管根据续流原因选择性导通，若上管全导通引起的续流则S H导通，若下管全导通引起的续流则S L导通。因此在一个逆变周期中逆变器非续流开关模态共有6个，续流开关模态共有2个。定义逆变器开关状态为[M 1,M 3,M 5,M 7,M H,M L]，其中，M 1为第一开关管的状态，M 3为第三开关管的状态，M 5第五开关管的状态，M 7为第七开关管的状态，M H为上箝位开关管的状态，M L为下箝位开关管的状态；
若第一开关管开通第四开关管关断则M 1=1，若第三开关管开通第六开关管关断则M 3=1，若第五开关管开通第二开关管关断则M 5=1，第四开关管开通第一开关管关断则M 1=0，若第第六开关管开通第三开关管关断则M 3=0，若第二开关管开通第五开关管关断则M 5=0，若第一至第六开关管均关断，则M 1,M 3,M 5均用Z表示，若第七开关管导通则M 7=1，若第七开关管关断则M 7=0，若上箝位开关管导通则M H =1，若上箝位开关管关闭则M H =0，若下箝位开关管导通则M L =1，若下箝位开关管关闭则M L =0；
因此逆变器6个非续流开关模态分别是[1,0,0,0,0,0]、[1,1,0,0,0,0]、[0,1,0,0,0,0]、[0,1,1,0,0,0]、[0,0,1,0,0,0]和[1,0,1,0,0,0]，2个续流开关模态分别是[Z,Z,Z,1,1,0]和[Z,Z,Z,1,0,1]。八种开关模态如附图4(a)-图4(h)所示。
本发明的技术解决方案即具体的控制信号产生方式如附图2(a)、图2(b)所示：
（1）生成三路相位互差120°的正弦调制波和一路三角波，三路正弦调制波分别与三角波交截，其中第一路正弦调制波与三角波交截产生第一开关管的预处理波形V gs1’，将其取反产生第四开关管的预处理波形V gs4’；第二路正弦调制波与三角波交截产生第三开关管的预处理波形V gs3’，将其取反产生第六开关管的预处理波形V gs6’；第三路正弦调制波与三角波交截产生第五开关管的预处理波形V gs5’，将其取反产生第二开关管的预处理波形V gs2’。
（2）将预处理波形V gs1’、V gs3’和V gs5’做与运算得到信号V H’，将预处理波形V gs4’、V gs6’和V gs2’做与运算得到信号V L’，将预处理波形V gs1’、V gs3’和V gs5’两两做同或运算后得到的三路信号再做与运算得到信号V t’。
（3）将信号V H’和信号V t’做与运算得到上箝位开关管S H的栅源控制波形V gsH，将信号V L’和信号V t’做与运算得到下箝位开关管S L的栅源控制波形V gsL。
（4）由V gsH和V gsL做或运算得到续流开关管S 7栅源控制波形V gs7。
（5）将V gsH取反后分别与预处理波形V gs1’、V gs3’和V gs5’做与运算后得到第一开关管S 1的栅源控制波形V gs1、第三开关管S 3的栅源控制波形V gs3和第五开关管S 5的栅源控制波形V gs5。将V gsL取反后分别与预处理波形V gs4’、V gs6’和V gs2’做与运算后得到第四开关管S 4的栅源控制波形V gs4、第六开关管S 6的栅源控制波形V gs6和第二开关管S 2的栅源控制波形V gs2。
如图3所示, 给出了本发明控制时序图，图中从上至下波形分别为：第一开关管S 1的栅源控制波形V gs1；第四开关管S 4的栅源控制波形V gs4；第三开关管S 3的栅源控制波形V gs3；第六开关管S 6的栅源控制波形V gs6；第五开关管S 5的栅源控制波形V gs5；第二开关管S 2的栅源控制波形V gs2；续流开关管S 7栅源控制波形V gs7；上箝位开关管S H的栅源控制波形V gsH；下箝位开关管S L的栅源控制波形V gsL。
分别对应上述的[1,0,0,0,0,0]、[1,1,0,0,0,0]、[0,1,0,0,0,0]、[0,1,1,0,0,0]、[0,0,1,0,0,0]、[1,0,1,0,0,0]、[Z,Z,Z,1,1,0]和[Z,Z,Z,1,0,1]八种开关状态。以下简要介绍各工作模态时逆变器的工作原理：
模态1：
如图4(a)所示，在[1,0,0,0,0,0]开关状态，开关管S 1、S 6和S 2的栅源电压为高电平，S 1、S 6和S 2处于导通状态；开关管S 3、S 4、S 5、S 7、S H和S L的栅源电压为零，S 3、S 4、S 5、S 7、S H和S L处于关断状态。电流从电源正极流出，流经S 1—L a—A相负载—中点N—B相负载、C相负载—L b、L c—S 2、S 6 ，最后流回电源负极。此时V AQ=V PV，V BQ=V CQ= 0，故共模电压V cm=(V AQ+V BQ+V CQ)/3=1/3V PV。
模态2：
如图4(b)所示，在[1,1,0,0,0,0]开关状态，开关管S 1、S 3和S 2的栅源电压为高电平，S 1、S 3和S 2处于导通状态；开关管S 4、S 5、S 6、S 7、S H和S L的栅源电压为零，S 4、S 5、S 6、S 7、S H和S L处于关断状态。电流从电源正极流出，流经S 1、S 3—L a、L b—A相负载、B相负载—中点N—C相负载—L c—S 2，最后流回电源负极。此时V AQ= V BQ=V PV，V CQ= 0，故共模电压V cm=(V AQ+V BQ+V CQ)/3=2/3V PV。
模态3：
如图4(c)所示，在[0,1,0,0,0,0]开关状态，开关管S 4、S 3和S 2的栅源电压为高电平，S 4、S 3和S 2处于导通状态；开关管S 1、S 5、S 6、S 7、S H和S L的栅源电压为零，S 1、S 5、S 6、S 7、S H和S L处于关断状态。电流从电源正极流出，流经S 3—L b—B相负载—中点N—A相负载、C相负载—L a、L c—S 4、S 2 ，最后流回电源负极。此时V BQ=V PV，V AQ=V CQ= 0，故共模电压V cm=(V AQ+V BQ+V CQ)/3=1/3V PV。
模态4：
如图4(d)所示，在[0,1,1,0,0,0]开关状态，开关管S 4、S 3和S 5的栅源电压为高电平，S 4、S 3和S 5处于导通状态；开关管S 1、S 2、S 6、S 7、S H和S L的栅源电压为零，S 1、S 2、S 6、S 7、S H和S L处于关断状态。电流从电源正极流出，流经S 3、S 5—L b、L c—B相负载、C相负载—中点N—A相负载—L a—S 4，最后流回电源负极。此时V BQ= V CQ=V PV，V AQ= 0，故共模电压V cm=(V AQ+V BQ+V CQ)/3=2/3V PV。
模态5：
如图4(e)所示，在[0,0,1,0,0,0]开关状态，开关管S 4、S 6和S 5的栅源电压为高电平，S 4、S 6和S 5处于导通状态；开关管S 1、S 2、S 3、S 7、S H和S L的栅源电压为零，S 1、S 2、S 3、S 7、S H和S L处于关断状态。电流从电源正极流出，流经S 5—L c—C相负载—中点N—A相负载、B相负载—L a、L b—S 4、S 6，最后流回电源负极。此时V AQ= V BQ=0，V CQ=V PV，故共模电压V cm=(V AQ+V BQ+V CQ)/3=1/3V PV。
模态6：
如图4(f)所示，在[1,0,1,0,0,0]开关状态，开关管S 1、S 6和S 5的栅源电压为高电平，S 1、S 6和S 5处于导通状态；开关管S 2、S 3、S 4、S 7、S H和S L的栅源电压为零，S 2、S 3、S 4、S 7、S H和S L处于关断状态。电流从电源正极流出，流经S 1、S 5—L a、L c—A相负载、C相负载—中点N—B相负载—L b—S 6，最后流回电源负极。此时V AQ= V CQ=V PV，V BQ= 0，故共模电压V cm=(V AQ+V BQ+V CQ)/3=2/3V PV。
模态7：
一旦开关管S 1、S 3和S 5的栅源电压同时为高电平，开关管S 1、S 3、S 5处于导通状态，那么开关管S 1、S 2、S 3、S 4、S 5和S 6需要立即关断，S 7和S H导通，电路进入续流阶段。该模态的前一状态一般是上桥臂的三个开关管中有两个导通，这里以模态2进入模态7为例，在[Z,Z,Z,1,1,0]开关状态，如图4(g)所示，其他情况类似。这时电感电流续流，电流依次流经L a、L b—A相负载、B相负载—中点N—C相负载—L c—D c1—S 7—D a2、D b2；续流阶段，太阳能电池板输出端与电网断开。开关管S H的导通使V AQ、V BQ、V CQ的电位被箝位至输入电压的2/3。该续流阶段，V AQ=V BQ= V CQ=2/3V PV故共模电压V cm=(V AQ+V BQ+V CQ)/3=2/3V PV。
模态8：
一旦开关管S 4、S 6和S 2的栅源电压同时为高电平，开关管S 4、S 6、S 2处于导通状态，那么开关管S 1、S 2、S 3、S 4、S 5和S 6需要立即关断，S 7和S L导通，电路进入续流阶段。该模态的前一状态一般是上桥臂的三个开关管中有一个导通，这里以模态5进入模态0为例，在[Z,Z,Z,1,0,1]开关状态，如图4(h)所示，其他情况类似。电感电流续流，电流依次流经L c—C相负载—中点N—A相负载、B相负载—L a、L b—D a1、D b1—S 7—D c2；续流阶段，太阳能电池板输出端与电网断开。开关管S L的导通使V AQ、V BQ、V CQ的电位被箝位至输入电压的1/3。该续流阶段，V AQ=V BQ=V CQ=1/3V PV故共模电压V cm=(V AQ+V BQ+V CQ)/3=1/3V PV。
由以上分析可知，由于逆变器续流阶段续流回路被箝位至输入电压的三分之一或二分之一，逆变器的共模电压变化范围从原来的0~V PV减少到1/3V PV~2/3V PV，可确定共模漏电流得到抑制，降低了***的电磁干扰，保证了人身和设备的安全。此外，开关S 7和整流桥构成了续流回路，从而使得续流阶段续流电流不流经电源，省去了能量回馈电源这个环节，提高了逆变器的变换效率。
综上所述，本发明解决了三相非隔离光伏逆变器共模漏电流大、变换效率低等技术问题，为抑制三相非隔离光伏逆变器共模漏电流提供了一种方法，具有一定的工程应用价值。
以上所述的具体实施方案，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方案而已，并非用以限定本发明的范围，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法，其特征在于，带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器包括太阳能电池、三相桥式逆变器、滤波电路、负载电路、续流开关和箝位电路；三相桥式逆变器包括第一至第六开关管，滤波电路包括第一至第三滤波电感和第一至第三滤波电容，负载电路包括第一至第三电阻，续流开关包括第七开关管和三相不控整流桥，三相不控整流桥包括第一至第六整流二极管，箝位电路包括第一至第三电容、上箝位开关管和下箝位开关管；其中，
太阳能电池的正极与第一电容的正极、第一开关管的漏极、第三开关管的漏极、第五开关管的漏极分别相连，太阳能电池的负极与第三电容的负极、第四开关管的源极、第六开关管的源极、第二开关管的源极分别相连，第一开关管的源极与第四开关管的漏极、第一滤波电感的一端、第一整流二极管的阳极分别连接，第三开关管的源极与第六开关管的漏极、第二滤波电感的一端、第二整流二极管的阳极分别连接，第五开关管的源极与第二开关管的漏极、第三滤波电感的一端、第三整流二极管的阳极分别连接，第一电容的负极与第二电容的正极、上箝位开关管的漏极分别连接，第二电容的负极与第三电容的正极、下箝位开关管的源极分别连接，上箝位开关管的源极与第七开关管的源极、第四整流二极管的阳极、第五整流二极管的阳极、第六整流二极管的阳极分别连接，下箝位开关管的漏极与第七开关管的漏极、第一整流二极管的阴极、第二整流二极管的阴极、第三整流二极管的阴极分别连接，第一整流二极管的阳极与第四整流二极管的阴极连接，第二整流二极管的阳极与第五整流二极管的阴极连接，第三整流二极管的阳极与第六整流二极管的阴极连接，第一滤波电感的另一端与第一滤波电容的正极、第一电阻的一端分别连接，第二滤波电感的另一端与第二滤波电容的正极、第二电阻的一端分别连接，第三滤波电感的另一端与第三滤波电容的正极、第三电阻的一端分别连接，第一滤波电容的负极与第二滤波电容的负极、第三滤波电容的负极、第一电阻的另一端、第二电阻的另一端、第三电阻的另一端分别连接；
该带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法如下：
在一个逆变周期中分为两种模态：非续流模态和续流模态；其中，第一至第六开关管在逆变器的非续流模态时进行三相SPWM调制控制，在续流模态时第一至第六开关管全部保持关断状态；上箝位开关管、下箝位开关管和第七开关管在逆变器的非续流模态时全部保持关断状态，在续流模态时第七开关管保持导通，上箝位开关管、下箝位开关管交错导通。
2.根据权利要求1所述的带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法，其特征在于，在三相SPWM调制时，若出现第一开关管、第三开关管和第五开关管全导通或第二开关管、第四开关管和第六开关管全导通时则为续流模态，续流模态期间第一至第六开关管由原工作状态转变为均关断状态，第七开关管续流导通，上箝位开关管、下箝位开关管根据续流原因选择性导通，若第一开关管、第三开关管和第五开关管全导通引起的续流则上箝位开关管导通，若第二开关管、第四开关管和第六开关管全导通引起的续流则下箝位开关管导通；因此在一个逆变周期中逆变器非续流开关模态共有6个，续流开关模态共有2个；
定义逆变器开关状态为[M 1,M 3,M 5,M 7,M H,M L]，其中，M 1为第一开关管的状态，M 3为第三开关管的状态，M 5第五开关管的状态，M 7为第七开关管的状态，M H为上箝位开关管的状态，M L为下箝位开关管的状态；
若第一开关管开通第四开关管关断则M 1=1，若第三开关管开通第六开关管关断则M 3=1，若第五开关管开通第二开关管关断则M 5=1，若第四开关管开通第一开关管关断则M 1=0，若第第六开关管开通第三开关管关断则M 3=0，若第二开关管开通第五开关管关断则M 5=0，若第一至第六开关管均关断，则M 1,M 3,M 5均用Z表示，若第七开关管导通则M 7=1，若第七开关管关断则M 7=0，若上箝位开关管导通则M H =1，若上箝位开关管关闭则M H =0，若下箝位开关管导通则M L =1，若下箝位开关管关闭则M L =0；
因此逆变器6个非续流开关模态分别是[1,0,0,0,0,0]、[1,1,0,0,0,0]、[0,1,0,0,0,0]、[0,1,1,0,0,0]、[0,0,1,0,0,0]和[1,0,1,0,0,0]，2个续流开关模态分别是[Z,Z,Z,1,1,0]和[Z,Z,Z,1,0,1]。
3.根据权利要求2所述的带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法，其特征在于，按如下方法产生各开关管的控制信号：
（1）生成a、b、c三相相位互差120°的正弦调制波和一路三角波，三相正弦调制波分别与三角波交截，其中，a相正弦调制波与三角波交截产生第一开关管的预处理波形V gs1’，将其取反产生第四开关管的预处理波形V gs4’；b相正弦调制波与三角波交截产生第三开关管的预处理波形V gs3’，将其取反产生第六开关管的预处理波形V gs6’；第三路正弦调制波与三角波交截产生第五开关管的预处理波形V gs5’，将其取反产生第二开关管的预处理波形V gs2’；
（2）将预处理波形V gs1’、V gs3’和V gs5’做与运算得到信号V H’，将预处理波形V gs4’、V gs6’和V gs2’做与运算得到信号V L’，将预处理波形V gs1’、V gs3’和V gs5’两两做同或运算后得到的三路信号再做与运算得到信号V t’；
（3）将信号V H’和信号V t’做与运算得到上箝位开关管的栅源控制波形V gsH，将信号V L’和信号V t’做与运算得到下箝位开关管的栅源控制波形V gsL；
（4）由V gsH和V gsL做或运算得到第七开关管栅源控制波形V gs7；
（5）将V gsH取反后与预处理波形V gs1’、V gs3’和V gs5’分别做与运算后得到第一开关管的栅源控制波形V gs1、第三开关管的栅源控制波形V gs3和第五开关管的栅源控制波形V gs5；将V gsL取反后与预处理波形V gs4’、V gs6’和V gs2’分别做与运算后得到第四开关管的栅源控制波形V gs4、第六开关管的栅源控制波形V gs6和第二开关管的栅源控制波形V gs2。
4.根据权利要求3所述的带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法，其特征在于，与运算采用二输入与门CD4081芯片和三输入与门CD4073芯片实现，或运算采用二输入或门CD4071芯片实现，取反是采用CD4049芯片实现。
5.根据权利要求3所述的带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法，其特征在于，同或运算采用CD4077芯片实现。
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