CN108390584B - 一种十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法 - Google Patents

一种十开关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

本发明涉及一种十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法，该方法将十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器的工作模态分为六个正常工作模态和两个续流模态，再将三路正弦调制波分别与三角波通过比较器获得预处理信号，对预处理信号处理得到信号Vx、Vy及Vt，再对信号Vx、Vy、Vt进行处理最后得到十个开关管的栅源控制信号。本发明优点是通过控制十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器中六个桥臂开关管、两个箝位开关管和两个直流开关管的导通或关断，抑制共模漏电流，解决了三相非隔离光伏逆变器共模漏电流大、变换效率低的问题，确保使用时的人身和设备安全，充分发挥十开关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。

Description

一种十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法
技术领域
本发明涉及一种十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法，属于电力电子直流—交流变换技术领域。
背景技术
随着光伏***容量的不断增加，对逆变器的成本、效率和可靠性的要求也越来越高。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将其分为隔离型和非隔离型两种。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，但是其体积大，价格高，***变换效率较低。非隔离型光伏逆变器的结构不含变压器，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，变压器的移除使得逆变器输入输出之间存在电气连接，由于没有变压器的隔离作用，电网与光伏阵列存在直接的电气连接，光伏阵列和大地之间存在虚拟的寄生电容，因而形成由寄生电容、滤波元件和电网阻抗组成的共模谐振回路。在这个共模谐振回路中，寄生电容上变化的共模电压会产生相应的共模电流，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。为了保证人身和设备安全，漏电流必须被抑制在一定的范围内。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术存在的缺陷，提出一种十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法，能够有效提高非隔离型光伏逆变器的转换效率，改善逆变器的共模特性，抑制共模漏电流。
为了达到以上目的，本发明提供了一种十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法，该方法中的逆变器包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、上直流开关管、下直流开关管、上箝位开关管和下箝位开关管，该方法包括以下步骤：
第一步、将十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器的工作模态分为六个正常工作模态和两个续流模态，将第一开关管的栅源电压波形记为Vgs1，第二开关管的栅源电压波形记为Vgs2，第三开关管的栅源电压波形记为Vgs3，第四开关管的栅源电压波形记为Vgs4，第五开关管的栅源电压波形记为Vgs5，第六开关管的栅源电压波形记为Vgs6，上直流开关管的栅源电压波形记为Vgs7，下直流开关管的栅源电压波形记为Vgs8，上箝位开关管的栅源电压波形记为Vgs9，下箝位开关管的栅源电压波形记为Vgs10；
第二步、将逆变器中的A相正弦调制波记为V ra ，B相正弦调制波记为V rb ，C相正弦调制波记为V rc ，将三路正弦调制波V ra 、V rb 、V rc 分别与载波三角波Vc通过比较器，获得预处理信号V g1、V g2、V g3、V g4、V g5、V g6；
第三步、将预处理信号V g1、V g3和V g5做与运算得到信号Vx，将预处理信号V g4、V g6和V g2做与运算得到信号Vy，将预处理信号Vg1、Vg3、Vg5两两做同或运算后得到三路信号，再将三路信号做与运算得到信号Vt；
第四步、对信号Vt做逻辑非运算分别得到上直流开关管的栅源控制信号Vgs7以及下直流开关管的栅源控制信号Vgs8；
第五步、将信号Vx和信号Vt做与运算得到上箝位开关管的栅源控制信号Vgs9，将信号Vy和信号Vt做与运算得到下箝位开关管的栅源控制信号Vgs10；
第六步、将信号Vx分别与预处理信号Vg1、Vg3和Vg5做或运算后依次得到第一开关管的栅源控制信号Vgs1、第三开关管的栅源控制信号Vgs3和第五开关管的栅源控制信号Vgs5，将信号Vy分别与预处理信号Vg4、Vg6和Vg2做或运算后依次得到第四开关管的栅源控制信号Vgs4、第六开关管的栅源控制信号Vgs6和第二开关管的栅源控制信号Vgs2。
本发明的十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器是在三相桥式逆变器的基础上加入三相箝位电路，该三相箝位电路包括第一直流电容Cdc1、第二直流电容Cdc2、第三直流电容Cdc3、上直流开关管S7、下直流开关管S8、上箝位开关管S9和下箝位开关管S10。对十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器中六个桥臂开关管S1、S2、S3、S4、S5和S6采用SPWM控制方式；对其余四个开关管S7、S8、S9和S10进行逻辑控制，使得在逆变器正常工作时S7和S8导通，而在逆变器续流时S7和S8关断，分别对两个箝位开关管S9和S10进行导通控制，使得续流阶段逆变器共模电压被有效箝位至直流输入电压的2/3和1/3，有效改善了光伏逆变器的共模特性，从而抑制了光伏逆变器的共模漏电流。
优选地，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管为桥臂开关管，上述六个桥臂开关管S1、S2、S3、S4、S5、S6按SPWM控制方式进行导通和关断。
优选地，第一步中，当逆变器处于正常工作模态时，若上直流开关管和下直流开关管处于导通状态，则上箝位开关管和下箝位开关管均处于关断状态。
优选地，当逆变器处于正常工作模态时，第一开关管的栅源控制波形Vgs1和第四开关管的栅源控制波形Vgs4相反，第三开关管的栅源控制波形Vgs3和第六开关管的栅源控制波形Vgs6相反，第五开关管的栅源控制波形Vgs5和第二开关管的栅源控制波形Vgs2相反。
优选地，所述栅源控制波形Vgs1、Vgs3、Vgs5为相位互差120°的SPWM波形。
优选地，第一步中，当逆变器处于续流模态时，若第一开关管、第三开关管、第五开关管同时导通，则上直流开关管和下直流开关管关断，同时上箝位开关管导通；若第四开关管、第六开关管、第二开关管同时导通，则上直流开关管和下直流开关管关断，同时下箝位开关管导通。
优选地，第一步中，在所述逆变器工作过程中，可以根据下式计算逆变器的共模电压：
Vcm=(VAQ+VBQ+VCQ)/3
其中， Vcm为逆变器的共模电压，VAQ为A相点电位，VBQ为B相点电位，VCQ为C相点电位。
优选地，第二步中，A相正弦调制波Vra与载波三角波Vc交截产生第一开关管的预处理信号Vg1，将预处理信号Vg1取逻辑非产生第四开关管的预处理信号Vg4；B相正弦调制波Vrb与载波三角波Vc交截产生第三开关管的预处理信号Vg3，将预处理信号Vg3取逻辑非产生第六开关管的预处理信号Vg6；C相正弦调制波与载波三角波Vc交截产生第五开关管的预处理信号Vg5，将预处理信号Vg5取逻辑非产生第二开关管的预处理信号Vg2。
优选地，第一步中，在逆变器工作过程中，假设单个开关管的开关状态为Sx，且x＝1、3、5、7、8、9、10，那么当单个开关管处于导通状态时Sx＝1，当单个开关管处于关断状态时Sx＝0；
所述第一开关管、第三开关管、第五开关管为上桥臂开关管，将三个上桥臂开关管的开关状态记为[S1,S3,S5]( S7,S8,S9, S10)。另外，开关管S4、S6、S2为下桥臂开关管。
优选地，当逆变器处于正常工作模态时，三个上桥臂开关管的开关状态为[1,0,0](1,1,0,0)、[1,1,0] (1,1,0,0)、[0,1,0] (1,1,0,0)、[0,1,1] (1,1,0,0)、[0,0,1] (1,1,0,0)和[1,0,1] (1,1,0,0)；当逆变器处于续流模态时，三个上桥臂开关管的开关状态为[1,1,1] (0,0,1,0)和[0,0,0] (0,0,0,1)。
本发明的十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器中，第一直流电容的正极、上直流开关管的漏极分别与太阳能电池的正极相连，第三直流电容的负极、下直流开关管的源极分别与太阳能电池的负极相连，上箝位开关管的源极分别与第一直流电容的负极、第二直流电容的正极相连，下箝位开关管的漏极分别与第二直流电容的负极、第三直流电容的正极相连；上直流开关管的源极分别与上箝位开关管的漏极以及第一开关管、第三开关管、第五开关管的漏极相连，下直流开关管的漏极分别与下箝位开关管的源极以及第四开关管、第六开关管、第二开关管的源极相连。第一开关管的源极与第四开关管的漏极相连，第三开关管的源极与第六开关管的漏极相连，第五开关管的源极与第二开关管的漏极相连；在第一开关管的源极与第四开关管的漏极之间具有连接点A，连接点A与A相滤波电感的一端相连，A相滤波电感的另一端分别与A相滤波电容、A相电阻的一端相连；在第三开关管的源极与第六开关管的漏极之间具有连接点B，连接点B与B相滤波电感的一端相连，B相滤波电感的另一端分别与B相滤波电容、B相电阻的一端相连；在第五开关管的源极与第二开关管的漏极之间具有连接点C，连接点C与C相滤波电感的一端相连，C相滤波电感的另一端分别与C相滤波电容、C相电阻的一端相连；A相电阻、B相电阻、C相电阻的另一端通过公共连接点N与A相滤波电容、B相滤波电容、C相滤波电容的另一端相连。
本发明的优点是通过控制十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器中六个桥臂开关管、两个箝位开关管和两个直流开关管的导通或关断，抑制共模漏电流，解决了三相非隔离光伏逆变器共模漏电流大、变换效率低的问题，确保使用时的人身和设备安全，充分发挥了十开关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。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明中逆变器拓扑结构的示意图。
图2为本发明中逆变器控制信号产生方法的原理图。
图3为本发明中逆变器的驱动信号时序图。
图4为本发明中逆变器模态一的示意图。
图5本发明中逆变器模态二的示意图。
图6为本发明中逆变器模态三的示意图。
图7为本发明中逆变器模态四的示意图。
图8为本发明中逆变器模态五的示意图。
图9为本发明中逆变器模态六的示意图。
图10为本发明中逆变器模态七的示意图。
图11为本发明中逆变器模态八的示意图。
具体实施方式
实施例一
本实施例提供了一种十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器拓扑结构， 其结构如图1所示，包括三相六开关管、三相输出滤波器、三相负载和三相箝位电路，三相箝位电路包括第一输入直流电容Cdc1、第二输入直流电容Cdc2、第三输入直流电容Cdc3、上直流开关管S7、下直流开关管S8、上箝位开关管S9和下箝位开关管S10。太阳能电池Upv的正极分别与第一直流电容Cdc1的正极、上直流开关管S7的漏极相连，上直流开关管S7的源极分别与上箝位开关管S9的漏极以及第一开关管S1、第三开关管S3、第五开关管S5的漏极相连；太阳能电池Upv的负极分别与第三直流电容Cdc3的负极、下直流开关管S8的源极相连，下直流开关管S8的漏极分别与下箝位开关管S10的源极以及第四开关管S4、第六开关管S6、第二开关管S2的源极相连；第一开关管S1的源极与第四开关管S4的漏极相连；第三开关管S3的源极与第六开关管S6的漏极相连；第五开关管S5的源极与第二开关管S2的漏极相连；上箝位开关管S9的源极分别与第一直流电容Cdc1的负极、第二直流电容Cdc2的正极相连；下箝位开关管S10的漏极分别与第二直流电容Cdc2的负极、第三直流电容Cdc3的正极相连；在第一开关管S1的源极与第四开关管S4的漏极之间具有连接点A，连接点A与A相滤波电感Lfa的一端相连，A相滤波电感Lfa的另一端分别与A相滤波电容Cfa、A相电阻Ra的一端相连；在第三开关管S3的源极与第六开关管S6的漏极之间具有连接点B，连接点B与B相滤波电感Lfb的一端相连，B相滤波电感Lfb的另一端分别与B相滤波电容Cfb、B相电阻Rb的一端相连；在第五开关管S5的源极与第二开关管S2的漏极之间具有连接点C，连接点C与C相滤波电感Lfc的一端相连，C相滤波电感Lfc的另一端分别与C相滤波电容Cfc、C相电阻Rc的一端相连； A相电阻Ra、B相电阻Rb、C相电阻Rc的另一端通过公共连接点N与A相滤波电容Cfa、B相滤波电容Cfb、C相滤波电容Cfc的另一端相连。另外，第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第五开关管S5、第六开关管S6为桥臂开关管，上述六个桥臂开关管S1、S2、S3、S4、S5、S6按SPWM控制方式进行导通和关断。开关管S1、S3、S5为上桥臂开关管，开关管S4、S6、S2为下桥臂开关管。
本实施例还提供了一种十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法，如图2和图3所示，该方法包括以下步骤：
第一步、按照三个上桥臂开关管的开关状态将十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器的工作模态分为六个正常工作模态和两个续流模态。当逆变器处于正常工作模态时，若上直流开关管S7和下直流开关管S8处于导通状态，则上箝位开关管S9和下箝位开关管S10均处于关断状态，第一开关管S1的栅源控制波形Vgs1和第四开关管S4的栅源控制波形Vgs4相反，第三开关管S3的栅源控制波形Vgs3和第六开关管S6的栅源控制波形Vgs6相反，第五开关管S5的栅源控制波形Vgs5和第二开关管S2的栅源控制波形Vgs2相反，并且栅源控制波形Vgs1、Vgs3、Vgs5为相位互差120°的SPWM波形；当逆变器处于续流模态时，若第一开关管S1、第三开关管S3、第五开关管S5同时导通，则上直流开关管S7和下直流开关管S8关断，同时上箝位开关管S9导通；若第四开关管S4、第六开关管S6、第二开关管S2同时导通，则上直流开关管S7和下直流开关管S8关断，同时下箝位开关管S10导通。
第二步、将逆变器中的A相正弦调制波记为V ra ，B相正弦调制波记为V rb ，C相正弦调制波记为V rc ，将三路正弦调制波V ra 、V rb 、V rc 分别与载波三角波Vc通过比较器，获得预处理信号V g1、V g2、V g3、V g4、V g5、V g6。具体地，A相正弦调制波Vra与载波三角波Vc交截产生第一开关管S1的预处理信号Vg1，将预处理信号Vg1取逻辑非产生第四开关管S4的预处理信号Vg4；B相正弦调制波Vrb与载波三角波Vc交截产生第三开关管S3的预处理信号Vg3，将预处理信号Vg3取逻辑非产生第六开关管S6的预处理信号Vg6；C相正弦调制波与载波三角波Vc交截产生第五开关管S5的预处理信号Vg5，将预处理信号Vg5取逻辑非产生第二开关管S2的预处理信号Vg2。
第三步、将预处理信号V g1、V g3和V g5做与运算得到信号Vx，将预处理信号V g4、V g6和V g2做与运算得到信号Vy，将预处理信号Vg1、Vg3、Vg5两两做同或运算后得到三路信号，再将三路信号做与运算得到信号Vt。
第四步、对信号Vt做逻辑非运算分别得到上直流开关管S7的栅源控制信号Vgs7以及下直流开关管S8的栅源控制信号Vgs8。
第五步、将信号Vx和信号Vt做与运算得到上箝位开关管S9的栅源控制信号Vgs9，将信号Vy和信号Vt做与运算得到下箝位开关管S10的栅源控制信号Vgs10。
第六步、将信号Vx分别与预处理信号Vg1、Vg3和Vg5做或运算后依次得到第一开关管S1的栅源控制信号Vgs1、第三开关管S3的栅源控制信号Vgs3和第五开关管S5的栅源控制信号Vgs5，将信号Vy分别与预处理信号Vg4、Vg6和Vg2做或运算后依次得到第四开关管S4的栅源控制信号Vgs4、第六开关管S6的栅源控制信号Vgs6和第二开关管S2的栅源控制信号Vgs2。
图3中从上至下波形分别为：第一开关管S1的栅源电压波形Vgs1；第四开关管S4的栅源电压波形Vgs4；第三开关管S3的栅源电压波形Vgs3；第六开关管S6的栅源电压波形Vgs6；第五开关管S5的栅源电压波形Vgs5；第二开关管S2的栅源电压波形Vgs2；上直流开关管S7的栅源电压波形Vgs7；下直流开关管S8的栅源电压波形Vgs8；上箝位开关管S9的栅源电压波形Vgs9；下箝位开关管S10的栅源电压波形Vgs10。
另外，在逆变器工作过程中，假设单个开关管的开关状态为Sx，且x＝1、3、5、7、8、9、10，那么当单个开关管处于导通状态时Sx＝1，当单个开关管处于关断状态时Sx＝0；第一开关管S1、第三开关管S3、第五开关管S5为上桥臂开关管，将三个上桥臂开关管的开关状态记为[S1,S3,S5]( S7,S8,S9, S10)，当逆变器处于正常工作模态时，三个上桥臂开关管的开关状态为[1,0,0] (1,1,0,0)、[1,1,0] (1,1,0,0)、[0,1,0] (1,1,0,0)、[0,1,1] (1,1,0,0)、[0,0,1] (1,1,0,0)和[1,0,1] (1,1,0,0)；当逆变器处于续流模态时，三个上桥臂开关管的开关状态为[1,1,1] (0,0,1,0)和[0,0,0] (0,0,0,1)。
当非隔离光伏逆变器处于模态一时，其工作原理为：
如图4所示，三个上桥臂开关管的开关状态为[1,0,0] (1,1,0,0)，开关管S1、S6、S2以及S7、S8的栅源电压为高电平，且开关管S1、S6、S2以及 S7、S8处于导通状态；开关管S3、S4、S5以及 S9、S10的栅源电压为零，且开关管S3、S4、S5以及 S9、S10处于关断状态。电流从太阳能电池Upv的正极流出，流经S7→S1→Lfa→A相负载→公共连接点N（中点）→B相负载、C相负载→Lfb、Lfc→S2、S6，最后经S8流回太阳能电池Upv的负极。此时，VAQ=VPV， 且VBQ=VCQ= 0，故共模电压Vcm=(VAQ+VBQ+VCQ)/3=1/3VPV。其中， VAQ为A相点电位，VBQ为B相点电位，VCQ为C相点电位，VPV为太阳能电池Upv等效直流电压。
当非隔离光伏逆变器处于模态二时，其工作原理为：
如图5所示，三个上桥臂开关管的开关状态为[1,1,0] (1,1,0,0)，开关管S1、S3、S2以及S7、S8的栅源电压为高电平，且开关管S1、S3、S2以及 S7、S8处于导通状态；开关管S4、S5、S6以及 S9、S10的栅源电压为零，且开关管S4、S5、S6以及 S9、S10处于关断状态。电流从太阳能电池Upv的正极流出，流经S7→S1、S3→Lfa、Lfb→A相负载、B相负载→公共连接点N（中点）→C相负载→Lfc→S2，最后经S8流回太阳能电池Upv的负极。此时，VAQ=VBQ=VPV， 且VCQ= 0，故共模电压Vcm=(VAQ+VBQ+VCQ)/3=2/3VPV。
当非隔离光伏逆变器处于模态三时，其工作原理为：
如图6所示，三个上桥臂开关管的开关状态为[0,1,0] (1,1,0,0)，开关管S4、S3、S2以及S7、S8的栅源电压为高电平，且开关管S4、S3、S2以及 S7、S8处于导通状态；开关管S1、S5、S6以及 S9、S10的栅源电压为零，且开关管S1、S5、S6以及 S9、S10处于关断状态。电流从太阳能电池Upv的正极流出，流经S7→S3→Lfb→B相负载→公共连接点N（中点）→A相负载、C相负载→Lfa、Lfc→S4、S2，最后经S8流回太阳能电池Upv的负极。此时， VBQ=VPV， 且VAQ=VCQ= 0，故共模电压Vcm=(VAQ+VBQ+VCQ)/3=1/3VPV。
当非隔离光伏逆变器处于模态四时，其工作原理为：
如图7所示，三个上桥臂开关管的开关状态为[0,1,1] (1,1,0,0)，开关管S4、S3、S5以及S7、S8的栅源电压为高电平，且开关管S4、S3、S5以及 S7、S8处于导通状态；开关管S1、S2、S6以及 S9、S10的栅源电压为零，且开关管S1、S2、S6以及 S9、S10处于关断状态。电流从太阳能电池Upv的正极流出，流经S7→S3、S5→Lfb、Lfc→B相负载、C相负载→公共连接点N（中点）→A相负载→Lfa→S4，最后经S8流回太阳能电池Upv的负极。此时， VBQ=VCQ =VPV， 且VAQ = 0，故共模电压Vcm=(VAQ+VBQ+VCQ)/3=2/3VPV。
当非隔离光伏逆变器处于模态五时，其工作原理为：
如图8所示，三个上桥臂开关管的开关状态为[0,0,1] (1,1,0,0)，开关管S4、S6、S5以及S7、S8的栅源电压为高电平，且开关管S4、S6、S5以及 S7、S8处于导通状态；开关管S1、S2、S3以及 S9、S10的栅源电压为零，且开关管S1、S2、S3以及 S9、S10处于关断状态。电流从太阳能电池Upv的正极流出，流经S7→S5→Lfc→C相负载→公共连接点N（中点）→A相负载、B相负载→Lfa、 Lfb→S4、S6，最后经S8流回太阳能电池Upv的负极。此时， VAQ =VBQ=0， 且VCQ = VPV，故共模电压Vcm=(VAQ+VBQ+VCQ)/3=1/3VPV。
当非隔离光伏逆变器处于模态六时，其工作原理为：
如图9所示，三个上桥臂开关管的开关状态为[1,0,1] (1,1,0,0)，开关管S1、S6、S5以及S7、S8的栅源电压为高电平，且开关管S1、S6、S5以及 S7、S8处于导通状态；开关管S2、S3、S4以及 S9、S10的栅源电压为零，且开关管S2、S3、S4以及 S9、S10处于关断状态。电流从太阳能电池Upv的正极流出，流经S7→S1、S5→Lfa、Lfc→A相负载、C相负载→公共连接点N（中点）→B相负载→Lfb→S6，最后经S8流回太阳能电池Upv的负极。此时， VAQ = VCQ = VPV， 且VBQ=0，故共模电压Vcm=(VAQ+VBQ+VCQ)/3=2/3VPV。
当非隔离光伏逆变器处于模态七时，其工作原理为：
如图10所示，三个上桥臂开关管的开关状态为[1,1,1] (0,0,1,0)。一旦开关管S1、S3、S5的栅源电压同时为高电平，开关管S1、S3、S5处于导通状态，那么开关管S7、S8关断，开关管S9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，以模态二进入模态七为例，在[1,1,0](1,1,0,0)→[1,1,1](0,0,1,0)的开关状态，如图10所示，其他情况类似。此时，由于开关管S7和S8关断，电流无法沿着正常工作状态的路径流动，续流电感中的电流将沿着各相导通开关管形成续流回路，而由于直流侧箝位开关管S9的存在，各相点电位将被箝位至2/3 VPV；以A相为例，电感Lfa中的电流将沿着Lfa→Ra→N→Rc→Lfc→C相负载→S5→S1→A相负载→Lfa的顺序通路续流。同理，其他两相也沿相似通路续流。此时各相的点电位为2/3VPV。即VAQ=VBQ=VCQ=2/3VPV，故模态七的共模电压Vcm=(VAQ+VBQ+VCQ)/3=2/3VPV。
当非隔离光伏逆变器处于模态八时，其工作原理为：
如图11所示，三个上桥臂开关管的开关状态为[0,0,0] (0,0,0,1)。一旦开关管S4、S6、S2的栅源电压同时为高电平，开关管S4、S6、S2处于导通状态，那么开关管S7、S8关断，开关管S10导通，电路进入续流阶段。该模态的前一状态一般是下桥臂的三个开关管中有两个导通，以模态一进入模态八为例，在[1,0,0](1,1,0,0)→[0,0,0] (0,0,0,1)的开关状态，如图11所示，其他情况类似。此时，由于开关管S7和S8关断，电流无法沿着正常工作状态的路径流动，续流电感中的电流将沿着各相导通开关管形成续流回路，而由于直流侧箝位开关管S10的存在，各相点电位将被箝位至1/3 VPV；以B相为例，电感Lfb中的电流将沿着Lfb→B相负载→S6→S4→A相负载→Lfa→Ra→N→Rb→Lfb的顺序通路续流。同理，其他两相也沿相似通路续流。此时各相的点电位为1/3VPV。即VAQ=VBQ=VCQ=1/3VPV，故模态八的共模电压Vcm=(VAQ+VBQ+VCQ)/3=1/3VPV。
由以上分析可知，由于逆变器续流阶段续流回路电压分别被箝位至输入电压的三分之一和三分之二，逆变器的共模电压变化范围从原来的0～VPV减少到1/3VPV～2/3VPV，变化幅度变小，可使得共模漏电流得到抑制，降低了***的电磁干扰，提高了电能质量，减小了电网畸变率，减少了不必要的功率损失，保证了人身和设备的安全。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法，其特征在于，所述逆变器包括第一开关管（S1）、第二开关管（S2）、第三开关管（S3）、第四开关管（S4）、第五开关管（S5）、第六开关管（S6）、上直流开关管（S7）、下直流开关管（S8）、上箝位开关管（S9）和下箝位开关管（S10），太阳能电池（Upv）的正极分别与第一直流电容（Cdc1）的正极、上直流开关管（S7）的漏极相连，上直流开关管（S7）的源极分别与上箝位开关管（S9）的漏极以及第一开关管（S1）、第三开关管（S3）、第五开关管（S5）的漏极相连；太阳能电池（Upv）的负极分别与第三直流电容（Cdc3）的负极、下直流开关管（S8）的源极相连，下直流开关管（S8）的漏极分别与下箝位开关管（S10）的源极以及第四开关管（S4）、第六开关管（S6）、第二开关管（S2）的源极相连；第一开关管（S1）的源极与第四开关管（S4）的漏极相连；第三开关管（S3）的源极与第六开关管（S6）的漏极相连；第五开关管（S5）的源极与第二开关管（S2）的漏极相连；上箝位开关管（S9）的源极分别与第一直流电容（Cdc1）的负极、第二直流电容（Cdc2）的正极相连；下箝位开关管（S10）的漏极分别与第二直流电容（Cdc2）的负极、第三直流电容（Cdc3）的正极相连；该方法包括以下步骤：
第一步、将十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器的工作模态分为六个正常工作模态和两个续流模态；
第二步、将逆变器中的A相正弦调制波记为Vra，B相正弦调制波记为Vrb，C相正弦调制波记为Vrc，将三路正弦调制波Vra、Vrb、Vrc分别与载波三角波Vc通过比较器，获得预处理信号Vg1、Vg2、Vg3、Vg4、Vg5、Vg6；
第三步、将预处理信号Vg1、Vg3和Vg5做与运算得到信号Vx，将预处理信号Vg4、Vg6和Vg2做与运算得到信号Vy，将预处理信号Vg1、Vg3、Vg5两两做同或运算后得到三路信号，再将三路信号做与运算得到信号Vt；
第四步、对信号Vt做逻辑非运算分别得到上直流开关管（S7）的栅源控制信号Vgs7以及下直流开关管（S8）的栅源控制信号Vgs8；
第五步、将信号Vx和信号Vt做与运算得到上箝位开关管（S9）的栅源控制信号Vgs9，将信号Vy和信号Vt做与运算得到下箝位开关管（S10）的栅源控制信号Vgs10；
第六步、将信号Vx分别与预处理信号Vg1、Vg3和Vg5做或运算后依次得到第一开关管（S1）的栅源控制信号Vgs1、第三开关管（S3）的栅源控制信号Vgs3和第五开关管（S5）的栅源控制信号Vgs5，将信号Vy分别与预处理信号Vg4、Vg6和Vg2做或运算后依次得到第四开关管（S4）的栅源控制信号Vgs4、第六开关管（S6）的栅源控制信号Vgs6和第二开关管（S2）的栅源控制信号Vgs2。
2.根据权利要求1所述一种十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法，其特征在于，所述第一开关管（S1）、第二开关管（S2）、第三开关管（S3）、第四开关管（S4）、第五开关管（S5）、第六开关管（S6）为桥臂开关管，所述桥臂开关管按SPWM控制方式进行导通和关断。
3.根据权利要求2所述一种十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法，其特征在于，第一步中，当逆变器处于正常工作模态时，若上直流开关管（S7）和下直流开关管（S8）处于导通状态，则上箝位开关管（S9）和下箝位开关管（S10）均处于关断状态。
4.根据权利要求3所述一种十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法，其特征在于，当逆变器处于正常工作模态时，第一开关管（S1）的栅源控制波形Vgs1和第四开关管（S4）的栅源控制波形Vgs4相反，第三开关管（S3）的栅源控制波形Vgs3和第六开关管（S6）的栅源控制波形Vgs6相反，第五开关管（S5）的栅源控制波形Vgs5和第二开关管（S2）的栅源控制波形Vgs2相反。
5.根据权利要求4所述一种十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法，其特征在于，所述栅源控制波形Vgs1、Vgs3、Vgs5为相位互差120°的SPWM波形。
6.根据权利要求2所述一种十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法，其特征在于，第一步中，当逆变器处于续流模态时，若第一开关管（S1）、第三开关管（S3）、第五开关管（S5）同时导通，则上直流开关管（S7）和下直流开关管（S8）关断，同时上箝位开关管（S9）导通；若第四开关管（S4）、第六开关管（S6）、第二开关管（S2）同时导通，则上直流开关管（S7）和下直流开关管（S8）关断，同时下箝位开关管（S10）导通。
7.根据权利要求3或6所述一种十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法，其特征在于，第一步中，在所述逆变器工作过程中，可以根据下式计算逆变器的共模电压：
Vcm=(VAQ+VBQ+VCQ)/3
其中， Vcm为逆变器的共模电压，VAQ为A相点电位，VBQ为B相点电位，VCQ为C相点电位。
8.根据权利要求1所述一种十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法，其特征在于，第二步中，A相正弦调制波Vra与载波三角波Vc交截产生第一开关管（S1）的预处理信号Vg1，将预处理信号Vg1取逻辑非产生第四开关管（S4）的预处理信号Vg4；B相正弦调制波Vrb与载波三角波Vc交截产生第三开关管（S3）的预处理信号Vg3，将预处理信号Vg3取逻辑非产生第六开关管（S6）的预处理信号Vg6；C相正弦调制波与载波三角波Vc交截产生第五开关管（S5）的预处理信号Vg5，将预处理信号Vg5取逻辑非产生第二开关管（S2）的预处理信号Vg2。
9.根据权利要求1所述一种十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法，其特征在于，所述第一开关管（S1）、第三开关管（S3）、第五开关管（S5）为上桥臂开关管，单个开关管处于导通状态时为1，单个开关管处于关断状态时为0；当逆变器处于正常工作模态时，所有开关管的开关状态为[1,0,0] (1,1,0,0)、[1,1,0] (1,1,0,0)、[0,1,0] (1,1,0,0)、[0,1,1] (1,1,0,0)、[0,0,1] (1,1,0,0)和[1,0,1] (1,1,0,0)；当逆变器处于续流模态时，所有开关管的开关状态为[1,1,1] (0,0,1,0)和[0,0,0] (0,0,0,1)。
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