CN114499252A - 一种十一开关箝位型三相光伏逆变器拓扑 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种十一开关箝位型三相光伏逆变器拓扑,包括光伏电池(PV)、三相全桥逆变电路、续流电路、箝位电路、三相输出LC滤波电路和三相负载。相较于现有技术,本发明增加了特有的续流电路和箝位电路来抑制漏电流,续流回路为三相逆变器的电流提供续流通路,续流电流不经过性能较差的体二极管;续流过程中可以断开光伏电池和三相交流输出的连接,构建独立于光伏电池的续流回路;箝位电路使共模电压双向箝位至1/2的母线电压,以利于抑制逆变器漏电流。

Description

一种十一开关箝位型三相光伏逆变器拓扑
技术领域
本发明属于电力电子直流-交流变换技术领域,尤其涉及一种十一开关箝位型三相光逆变器拓扑。
背景技术
随着化石能源消耗和地球生态环境恶化,太阳能的优势不断凸显。光伏发电作为利用太阳能的一种主要形式更是被重点关注。在2021年的《中国2060年前碳中和研究报告》中预估太阳能发电在清洁能源建设的占比达到百分之四十以上,而光伏发电占太阳能发电的百分之九十七以上。伴随着光伏发电的发展,传统光伏逆变器配备的变压器所带来的高损耗、高成本、大体积的问题亟需解决,故去除变压器的非隔离型光伏逆变器应运而生。虽然解决了上述缺点,但是去除了变压器导致光伏板和输出侧之间失去了电气隔离,光伏板、光伏板和大地之间的寄生电容、大地和电网共同构成了一个回路,共模电压作用在这个回路上,产生了漏电流,形成了电磁干扰,影响输出电源质量,影响设备和人员安全。因此,德国的VDE-0126-1-1标准规定了逆变器的漏电流的范围。
有鉴于以上问题,确有必要设计一种新的光伏逆变器。
发明内容
本发明的目的是解决以下问题::1、构建新的续流电路,使得续流电流不经过性能较差的体二极管;2、构建新的箝位电路使箝位方式为双向箝位且箝位电压稳定;3、将续流电路和箝位电路综合起来考虑,选择合适的箝位点。
为实现以上目的,本发明提供了一种十一开关箝位型三相光伏逆变器拓扑,包括光伏电池(PV)、三相全桥逆变电路、续流电路、箝位电路、三相输出LC滤波电路和三相负载,所述三相全桥逆变电路包括A相上桥臂开关管(S1)、A相下桥臂开关管(S4)、B相上桥臂开关管(S3)、B相下桥臂开关管(S6)、C相上桥臂开关管(S5)和C相下桥臂开关管(S2);续流电路包括A相续流开关管(S7)、AB相间续流二极管(D1)、B相续流开关管(S8)、BC相间续流二极管(D2)、C相续流开关管(S9)、CA相间续流二极管(D3);箝位电路包括第一直流分压电容(Cdc1)、第二直流分压电容(Cdc2)、第一箝位开关管(S10)、第二箝位开关管(S11);所述续流电路的A相续流开关管(S7)的漏极与CA相间续流二极管(D3)的负极、A相上桥臂开关管(S1)的源极相连,A相续流开关管(S7)的源极与AB相间续流二极管(D1)的正极、A相下桥臂开关管(S4)的漏极相连;B相续流开关管(S8)的漏极与AB相间续流二极管(D1)的负极、B相上桥臂开关管(S3)的源极相连,B相续流开关管(S8)的源极与BC相间续流二极管(D2)的正极、B相下桥臂开关管(S6)的漏极相连;C相续流开关管(S9)的漏极与BC相间续流二极管(D2)的负极、C相上桥臂开关管(S5)的源极相连,C相续流开关管(S9)的源极与CA相间续流二极管(D3)的正极、C相下桥臂开关管(S2)的漏极相连;所述箝位电路第一直流分压电容(Cdc1)的正极与光伏电池(PV)的正极、A相上桥臂开关管(S1)的漏极、B相上桥臂开关管(S3)的漏极、C相上桥臂开关管(S5)的漏极相连;第一直流分压电容(Cdc1)的负极与第二直流分压电容(Cdc2)的正极、第一箝位开关管(S10)的源极相连;第二直流分压电容(Cdc2)的负极与光伏电池(PV)的负极、A相下桥臂开关管(S4)的源极、B相下桥臂开关管(S6)的源极、C相下桥臂开关管(S2)的源极相连;第一箝位开关管(S10)的漏极与第二箝位开关管(S11)的漏极相连;第二箝位开关管(S11)的源极与A相续流开关管(S7)的源极、AB相间续流二极管(D1)的正极、A相下桥臂开关管(S4)的漏极相连。
本发明的进一步改进在于,所述三相输出LC滤波电路包括A相滤波电感(La)、B相滤波电感(Lb)、C相滤波电感(Lc)、A相滤波电容(Cfa)、B相滤波电容(Cfb)和C相滤波电容(Cfc)。
本发明的进一步改进在于,所述三相负载包括A相负载(Ra)、B相负载(Rb)和C相负载(Rc)。
本发明的进一步改进在于,所述A相滤波电感(La)的一端与A相续流开关管(S7)的源极、AB相间续流二极管(D1)的正极、第二箝位开关管(S11)的源极、A相下桥臂开关管(S4)的漏极相连于点A,所述B相滤波电感(Lb)的一端与B相续流开关管(S8)的源极、BC相间续流二极管(D2)的正极、B相下桥臂开关管(S6)的漏极相连于点B,所述C相滤波电感(Lc)的一端与C相上桥臂开关管(S9)的源极、CA相间续流二极管(D3)的正极、C相下桥臂开关管(S2)的漏极相连于点C。
本发明的进一步改进在于,所述A相滤波电感(La)的另一端与A相滤波电容(Cfa)的正极、A相负载(Ra)的一端相连,所述B相滤波电感(Lb)的另一端与B相滤波电容(Cfb)的正极、B相负载(Rb)的一端相连,所述C相滤波电感(Lc)的另一端与C相滤波电容(Cfc)的正极、C相负载(Rc)的一端相连。
本发明的进一步改进在于,所述A相滤波电容(Cfa)的负极与B相滤波电容(Cfb)的负极、C相滤波电容(Cfc)的负极、A相负载(Ra)的另一端、B相负载(Rb)的另一端、C相负载(Rc)的另一端相连于点N。
本发明的进一步改进在于,续流回路为三相逆变器的电流提供续流通路,续流电流不经过性能较差的体二极管;续流过程中可以断开光伏电池和三相交流输出的连接,构建独立于光伏电池的续流回路;箝位电路使共模电压双向箝位至1/2的母线电压,以利于抑制逆变器漏电流。
本发明的进一步改进在于,定义逆变器的开关状态为[M1,M2,M3,M4];其中,M1表示A相上桥臂开关管、A相下桥臂开关管和A相续流开关管的开关状态,M1=1表示A相上桥臂开关管(S1)和A相续流开关管(S7)导通且A相下桥臂开关管(S4)关断,M1=0表示A相上桥臂开关管(S1)和A相续流开关管(S7)关断且A相下桥臂开关管(S4)导通,M1=Z表示A相上桥臂开关管(S1)和A相下桥臂开关管(S4)关断且A相续流开关管(S7)导通;M2表示B相上桥臂开关管、B相下桥臂开关管和B相续流开关管的开关状态,M2=1表示B相上桥臂开关管(S3)和B相续流开关管(S8)导通且B相下桥臂开关管(S6)关断,M2=0表示B相上桥臂开关管(S3)和B相续流开关管(S8)关断且B相下桥臂开关管(S6)导通,M2=Z表示B相上桥臂开关管(S3)和B相下桥臂开关管(S6)关断且B相续流开关管(S8)导通;M3表示C相上桥臂开关管、C相下桥臂开关管和C相续流开关管的开关状态,M3=1表示C相上桥臂开关管(S5)和C相续流开关管(S9)导通且C相下桥臂开关管(S2)关断,M3=0表示C相上桥臂开关管(S5)和C相续流开关管(S9)关断且C相下桥臂开关管(S2)导通,M3=Z表示C相上桥臂开关管(S5)和C相下桥臂开关管(S2)关断且C相续流开关管(S9)导通;M4表示箝位开关管的开关状态,M4=1表示第一箝位开关管(S10)、第二箝位开关管(S11)导通,M4=0表示第一箝位开关管(S10)、第二箝位开关管(S11)关断。
本发明的进一步改进在于,逆变器的六个正常工作模态分别为:[1,0,0,0]、[1,1,0,0]、[0,1,0,0]、[0,1,1,0]、[0,0,1,0]和[1,0,1,0],续流模态为[Z,Z,Z,1]。
本发明的有益效果如下:本发明采用新的续流电路为三相逆变器的电流提供续流通路,续流电流不经过性能较差的体二极管,有利于提高逆变器的效率。此外,续流过程中可以断开光伏电池和三相交流输出的连接,构建了独立于光伏电池的续流回路。并且,箝位电路使共模电压箝位至1/2的母线电压,确保续流过程中共模电压更稳定,有利于抑制逆变器漏电流。因此,在整个逆变周期内,逆变器的共模电压只在Ud/3、Ud/2和2Ud/3之间跳变,变化范围降低,有效提升了光伏逆变器的漏电流抑制能力,保障了设备和人身安全。
附图说明
图1为本发明的主电路结构图。
图2为本发明的模态一的示意图。
图3为本发明的模态二的示意图。
图4为本发明的模态三的示意图。
图5为本发明的模态四的示意图。
图6为本发明的模态五的示意图。
图7为本发明的模态六的示意图。
图8为本发明的模态七的示意图。
图9为本发明的驱动信号时序图及其共模电压示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
需要强调的是,在描述本发明过程中,各种公式和约束条件分别使用前后一致的标号进行区分,但也不排除使用不同的标号标志相同的公式和/或约束条件,这样设置的目的是为了更清楚的说明本发明特征所在。
本实施例提出了一种十一开关箝位型三相光伏逆变器拓扑,包括光伏电池(PV)、传统三相全桥逆变电路、续流电路、箝位电路、三相输出LC滤波电路和三相负载,所述传统三相全桥逆变电路包括A相上桥臂开关管(S1)、A相下桥臂开关管(S4)、B相上桥臂开关管(S3)、B相下桥臂开关管(S6)、C相上桥臂开关管(S5)和C相下桥臂开关管(S2);续流电路包括A相续流开关管(S7)、AB相间续流二极管(D1)、B相续流开关管(S8)、BC相间续流二极管(D2)、C相续流开关管(S9)、CA相间续流二极管(D3);箝位电路包括第一直流分压电容(Cdc1)、第二直流分压电容(Cdc2)、第一箝位开关管(S10)、第二箝位开关管(S11);所述三相输出LC滤波电路包括A相滤波电感(La)、B相滤波电感(Lb)、C相滤波电感(Lc)、A相滤波电容(Cfa)、B相滤波电容(Cfb)和C相滤波电容(Cfc);所述三相负载包括A相负载(Ra)、B相负载(Rb)和C相负载(Rc);所述续流电路的A相续流开关管(S7)的漏极与CA相间续流二极管(D3)的负极、A相上桥臂开关管(S1)的源极相连,A相续流开关管(S7)的源极与AB相间续流二极管(D1)的正极、A相下桥臂开关管(S4)的漏极相连;B相续流开关管(S8)的漏极与AB相间续流二极管(D1)的负极、B相上桥臂开关管(S3)的源极相连,B相续流开关管(S8)的源极与BC相间续流二极管(D2)的正极、B相下桥臂开关管(S6)的漏极相连;C相续流开关管(S9)的漏极与BC相间续流二极管(D2)的负极、C相上桥臂开关管(S5)的源极相连,C相续流开关管(S9)的源极与CA相间续流二极管(D3)的正极、C相下桥臂开关管(S2)的漏极相连。所述箝位电路的第一直流分压电容(Cdc1)的正极与光伏电池(PV)的正极、A相上桥臂开关管(S1)的漏极、B相上桥臂开关管(S3)的漏极、C相上桥臂开关管(S5)的漏极相连;第一直流分压电容(Cdc1)的负极与第二直流分压电容(Cdc2)的正极、第一箝位开关管(S10)的源极相连;第二直流分压电容(Cdc2)的负极与光伏电池(PV)的负极、A相下桥臂开关管(S4)的源极、B相下桥臂开关管(S6)的源极、C相下桥臂开关管(S2)的源极相连;第一箝位开关管(S10)的漏极与第二箝位开关管(S11)的漏极相连;第二箝位开关管(S11)的源极与A相续流开关管(S7)的源极、AB相间续流二极管(D1)的正极、A相下桥臂开关管(S4)的漏极相连。所述三相输出LC滤波和三相负载电路的A相滤波电感(La)的一端与A相续流开关管(S7)的源极、AB相间续流二极管(D1)的正极、第二箝位开关管(S11)的源极、A相下桥臂开关管(S4)的漏极相连于点A,所述A相滤波电感(La)的另一端与A相滤波电容(Cfa)的正极、A相负载(Ra)的一端相连;所述B相滤波电感(Lb)的一端与B相续流开关管(S8)的源极、BC相间续流二极管(D2)的正极、B相下桥臂开关管(S6)的漏极相连于点B,所述B相滤波电感(Lb)的另一端与B相滤波电容(Cfb)的正极、B相负载(Rb)的一端相连;所述C相滤波电感(Lc)的一端与C相上桥臂开关管(S9)的源极、CA相间续流二极管(D3)的正极、C相下桥臂开关管(S2)的漏极相连于点C;所述C相滤波电感(Lc)的另一端与C相滤波电容(Cfc)的正极、C相负载(Rc)的一端相连;所述A相滤波电容(Cfa)的负极与B相滤波电容(Cfb)的负极、C相滤波电容(Cfc)的负极、A相负载(Ra)的另一端、B相负载(Rb)的另一端、C相负载(Rc)的另一端相连于点N。
续流回路为三相逆变器的电流提供续流通路,续流电流不经过性能较差的体二极管,有利于提高逆变器的效率。此外续流过程中可以断开光伏电池和三相交流输出的连接,构建了独立于光伏电池的续流回路。并且箝位电路使共模电压箝位至1/2的母线电压,确保续流过程中共模电压更稳定,有利于抑制逆变器漏电流。
定义逆变器的开关状态为[M1,M2,M3,M4];其中,M1表示A相上桥臂开关管、A相下桥臂开关管和A相续流开关管的开关状态,M1=1表示A相上桥臂开关管(S1)和A相续流开关管(S7)导通且A相下桥臂开关管(S4)关断,M1=0表示A相上桥臂开关管(S1)和A相续流开关管(S7)关断且A相下桥臂开关管(S4)导通,M1=Z表示A相上桥臂开关管(S1)和A相下桥臂开关管(S4)关断且A相续流开关管(S7)导通;M2表示B相上桥臂开关管、B相下桥臂开关管和B相续流开关管的开关状态,M2=1表示B相上桥臂开关管(S3)和B相续流开关管(S8)导通且B相下桥臂开关管(S6)关断,M2=0表示B相上桥臂开关管(S3)和B相续流开关管(S8)关断且B相下桥臂开关管(S6)导通,M2=Z表示B相上桥臂开关管(S3)和B相下桥臂开关管(S6)关断且B相续流开关管(S8)导通;M3表示C相上桥臂开关管、C相下桥臂开关管和C相续流开关管的开关状态,M3=1表示C相上桥臂开关管(S5)和C相续流开关管(S9)导通且C相下桥臂开关管(S2)关断,M3=0表示C相上桥臂开关管(S5)和C相续流开关管(S9)关断且C相下桥臂开关管(S2)导通,M3=Z表示C相上桥臂开关管(S5)和C相下桥臂开关管(S2)关断且C相续流开关管(S9)导通;M4表示箝位开关管的开关状态,M4=1表示第一箝位开关管(S10)、第二箝位开关管(S11)导通,M4=0表示第一箝位开关管(S10)、第二箝位开关管(S11)关断。
因此,逆变器的六个正常工作模态分别为:[1,0,0,0]、[1,1,0,0]、[0,1,0,0]、[0,1,1,0]、[0,0,1,0]和[1,0,1,0],续流模态为[Z,Z,Z,1]。上述各模态如图2至图8所示,以下简要分析逆变器在各模态的工作原理:
模态一:如图2所示,逆变器开关状态为[1,0,0,0],开关管S1、S2、S6和S7的栅极与源极之间的电压为高电平,它们处于导通状态;开关管S3、S4、S5、S8、S9、S10和S11的栅极与源极之间的电压为低电平,它们处于关断状态。电流从光伏电池PV的正极流出,流经S1—S7—La—Ra—N—Rb、Rc—Lb、Lc—S6、S2,然后流回光伏电池PV的负极。此时,由于uAQ=Ud,uBQ=uCQ=0,故共模电压为:
ucm=(uAQ+uBQ+uCQ)/3=Ud/3。
模态二:如图3所示,逆变器开关状态为[1,1,0,0],开关管S1、S2、S3、S7和S8的栅极与源极之间的电压为高电平,它们处于导通状态;开关管S4、S5、S6、S9、S10和S11的栅极与源极之间的电压为低电平,它们处于关断状态。电流从光伏电池PV的正极流出,流经S1、S3—S7、S8—La、Lb—Ra、Rb—N—Rc—Lc—S2,然后流回光伏电池PV的负极。此时,由于uAQ=uBQ=Ud,uCQ=0,故共模电压为:
ucm=(uAQ+uBQ+uCQ)/3=2Ud/3。
模态三:如图4所示,逆变器开关状态为[0,1,0,0],开关管S2、S3、S4和S8的栅极与源极之间的电压为高电平,它们处于导通状态;开关管S1、S5、S6、S7、S9、S10和S11的栅极与源极之间的电压为低电平,它们处于关断状态。电流从光伏电池PV的正极流出,流经S3—S8—Lb—Rb—N—Ra、Rc—La、Lc—S4、S2,然后流回光伏电池PV的负极。此时,由于uBQ=Ud,uAQ=uCQ=0,故共模电压为:
ucm=(uAQ+uBQ+uCQ)/3=Ud/3。
模态四:如图5所示,逆变器开关状态为[0,1,1,0],开关管S3、S4、S5、S8和S9的栅极与源极之间的电压为高电平,它们处于导通状态;开关管S1、S2、S6、S7、S10和S11的栅极与源极之间的电压为低电平,它们处于关断状态。电流从光伏电池PV的正极流出,流经S3、S5—S8、S9—Lb、Lc—Rb、Rc—N—Ra—La—S4,然后流回光伏电池PV的负极。此时,由于uBQ=uCQ=Ud,uAQ=0,故共模电压为:
ucm=(uAQ+uBQ+uCQ)/3=2Ud/3。
模态五:如图6所示,逆变器开关状态为[0,0,1,0],开关管S4、S5、S6和S9的栅极与源极之间的电压为高电平,它们处于导通状态;开关管S1、S2、S3、S7、S8、S10和S11的栅极与源极之间的电压为低电平,它们处于关断状态。电流从光伏电池PV的正极流出,流经S5—S9—Lc—Rc—N—Ra、Rb—La、Lb—S4、S6,然后流回光伏电池PV的负极。此时,由于uCQ=Ud,uAQ=uBQ=0,故共模电压为:
ucm=(uAQ+uBQ+uCQ)/3=Ud/3。
模态六:如图7所示,逆变器开关状态为[1,0,1,0],开关管S1、S5、S6、S7和S9的栅极与源极之间的电压为高电平,它们处于导通状态;开关管S2、S3、S4、S8、S10和S11的栅极与源极之间的电压为低电平,它们处于关断状态。电流从光伏电池PV的正极流出,流经S1、S5—S7、S9—La、Lc—Ra、Rc—N—Rb—Lb—S6,然后流回光伏电池PV的负极。此时,由于uAQ=uCQ=Ud,uBQ=0,故共模电压为:
ucm=(uAQ+uBQ+uCQ)/3=2Ud/3。
模态七:如图8所示,逆变器开关状态为[Z,Z,Z,1],开关管S7、S8、S9、S10和S11的栅极与源极之间的电压为高电平,它们处于导通状态;开关管S1、S2、S3、S4、S5和S6的栅极与源极之间的电压为低电平,它们处于关断状态。该模态的前一状态为正常工作状态,这里以模态一进入模态七为例,其他情况类似。此时电路进入续流阶段,电流有两条通路,分别依次流经S7—La—Ra—N—Rb—Lb—D2—S9—D3—S7和S7—La—Ra—N—Rc—Lc—D3—S7,光伏电池PV与交流侧断开,上下桥臂开关管均断开,其寄生电容值相同,使A、B和C三点相对于Q点的电位差为Ud/2,即:
uAQ=uBQ=uCQ=Ud/2,
故共模电压ucm=(uAQ+uBQ+uCQ)/3=Ud/2。
图9给出了在一种控制方案中的驱动信号时序图以及对应的共模电压值,图中波形从上至下依次为:三路相位互差120°的正弦调制波ura、urb、urc和三角载波uc;A相上桥臂开关管(S1)的栅极与源极之间的电压波形ug1;A相下桥臂开关管(S4)的栅极与源极之间的电压波形ug4;B相上桥臂开关管(S3)的栅极与源极之间的电压波形ug3;B相下桥臂开关管(S6)的栅极与源极之间的电压波形ug6;C相上桥臂开关管(S5)的栅极与源极之间的电压波形ug5;C相下桥臂开关管(S2)的栅极与源极之间的电压波形ug2;A相续流开关管(S7)的栅极与源极之间的电压波形ug7;B相续流开关管(S8)的栅极与源极之间的电压波形ug8;C相续流开关管(S9)的栅极与源极之间的电压波形ug9;箝位开关管(S10、S11)的栅极与源极之间的电压波形ugc;逆变器的共模电压波形ucm
由以上分析可知,逆变器在续流时其共模电压被箝位至Ud/2。因此,在整个逆变周期内,共模电压只在Ud/3和2Ud/3之间跳变,变化范围降低,有效抑制了漏电流,降低了***的电磁干扰,提高了电能质量,同时保障了设备与人身安全。
综上所述,本发明能够有效降低非隔离型三相光伏逆变器存在的漏电流问题,为抑制非隔离型三相光伏逆变器的漏电流提供了一种方法,具有一定的工程应用价值。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种十一开关箝位型三相光伏逆变器拓扑,其特征在于:包括光伏电池(PV)、三相全桥逆变电路、续流电路、箝位电路、三相输出LC滤波电路和三相负载,所述三相全桥逆变电路包括A相上桥臂开关管(S1)、A相下桥臂开关管(S4)、B相上桥臂开关管(S3)、B相下桥臂开关管(S6)、C相上桥臂开关管(S5)和C相下桥臂开关管(S2);续流电路包括A相续流开关管(S7)、AB相间续流二极管(D1)、B相续流开关管(S8)、BC相间续流二极管(D2)、C相续流开关管(S9)、CA相间续流二极管(D3);箝位电路包括第一直流分压电容(Cdc1)、第二直流分压电容(Cdc2)、第一箝位开关管(S10)、第二箝位开关管(S11);所述续流电路的A相续流开关管(S7)的漏极与CA相间续流二极管(D3)的负极、A相上桥臂开关管(S1)的源极相连,A相续流开关管(S7)的源极与AB相间续流二极管(D1)的正极、A相下桥臂开关管(S4)的漏极相连;B相续流开关管(S8)的漏极与AB相间续流二极管(D1)的负极、B相上桥臂开关管(S3)的源极相连,B相续流开关管(S8)的源极与BC相间续流二极管(D2)的正极、B相下桥臂开关管(S6)的漏极相连;C相续流开关管(S9)的漏极与BC相间续流二极管(D2)的负极、C相上桥臂开关管(S5)的源极相连,C相续流开关管(S9)的源极与CA相间续流二极管(D3)的正极、C相下桥臂开关管(S2)的漏极相连;所述箝位电路第一直流分压电容(Cdc1)的正极与光伏电池(PV)的正极、A相上桥臂开关管(S1)的漏极、B相上桥臂开关管(S3)的漏极、C相上桥臂开关管(S5)的漏极相连;第一直流分压电容(Cdc1)的负极与第二直流分压电容(Cdc2)的正极、第一箝位开关管(S10)的源极相连;第二直流分压电容(Cdc2)的负极与光伏电池(PV)的负极、A相下桥臂开关管(S4)的源极、B相下桥臂开关管(S6)的源极、C相下桥臂开关管(S2)的源极相连;第一箝位开关管(S10)的漏极与第二箝位开关管(S11)的漏极相连;第二箝位开关管(S11)的源极与A相续流开关管(S7)的源极、AB相间续流二极管(D1)的正极、A相下桥臂开关管(S4)的漏极相连。
2.根据权利要求1所述的一种十一开关箝位型三相光伏逆变器拓扑,其特征在于:所述三相输出LC滤波电路包括A相滤波电感(La)、B相滤波电感(Lb)、C相滤波电感(Lc)、A相滤波电容(Cfa)、B相滤波电容(Cfb)和C相滤波电容(Cfc)。
3.根据权利要求1所述的一种十一开关箝位型三相光伏逆变器拓扑,其特征在于:所述三相负载包括A相负载(Ra)、B相负载(Rb)和C相负载(Rc)。
4.根据权利要求1所述的一种十一开关箝位型三相光伏逆变器拓扑,其特征在于:所述A相滤波电感(La)的一端与A相续流开关管(S7)的源极、AB相间续流二极管(D1)的正极、第二箝位开关管(S11)的源极、A相下桥臂开关管(S4)的漏极相连于点A,所述B相滤波电感(Lb)的一端与B相续流开关管(S8)的源极、BC相间续流二极管(D2)的正极、B相下桥臂开关管(S6)的漏极相连于点B,所述C相滤波电感(Lc)的一端与C相上桥臂开关管(S9)的源极、CA相间续流二极管(D3)的正极、C相下桥臂开关管(S2)的漏极相连于点C。
5.根据权利要求2所述的一种十一开关箝位型三相光伏逆变器拓扑,其特征在于:所述A相滤波电感(La)的另一端与A相滤波电容(Cfa)的正极、A相负载(Ra)的一端相连,所述B相滤波电感(Lb)的另一端与B相滤波电容(Cfb)的正极、B相负载(Rb)的一端相连,所述C相滤波电感(Lc)的另一端与C相滤波电容(Cfc)的正极、C相负载(Rc)的一端相连。
6.根据权利要求2或权利要求3所述的一种十一开关箝位型三相光伏逆变器拓扑,其特征在于:所述A相滤波电容(Cfa)的负极与B相滤波电容(Cfb)的负极、C相滤波电容(Cfc)的负极、A相负载(Ra)的另一端、B相负载(Rb)的另一端、C相负载(Rc)的另一端相连于点N。
7.根据权利要求1所述的一种十一开关箝位型三相光伏逆变器拓扑,其特征在于:续流回路为三相逆变器的电流提供续流通路,续流电流不经过性能较差的体二极管;续流过程中可以断开光伏电池和三相交流输出的连接,构建独立于光伏电池的续流回路;箝位电路使共模电压双向箝位至1/2的母线电压,以利于抑制逆变器漏电流。
8.根据权利要求1所述的一种十一开关箝位型三相光伏逆变器拓扑,其特征在于:定义逆变器的开关状态为[M1,M2,M3,M4];其中,M1表示A相上桥臂开关管、A相下桥臂开关管和A相续流开关管的开关状态,M1=1表示A相上桥臂开关管(S1)和A相续流开关管(S7)导通且A相下桥臂开关管(S4)关断,M1=0表示A相上桥臂开关管(S1)和A相续流开关管(S7)关断且A相下桥臂开关管(S4)导通,M1=Z表示A相上桥臂开关管(S1)和A相下桥臂开关管(S4)关断且A相续流开关管(S7)导通;M2表示B相上桥臂开关管、B相下桥臂开关管和B相续流开关管的开关状态,M2=1表示B相上桥臂开关管(S3)和B相续流开关管(S8)导通且B相下桥臂开关管(S6)关断,M2=0表示B相上桥臂开关管(S3)和B相续流开关管(S8)关断且B相下桥臂开关管(S6)导通,M2=Z表示B相上桥臂开关管(S3)和B相下桥臂开关管(S6)关断且B相续流开关管(S8)导通;M3表示C相上桥臂开关管、C相下桥臂开关管和C相续流开关管的开关状态,M3=1表示C相上桥臂开关管(S5)和C相续流开关管(S9)导通且C相下桥臂开关管(S2)关断,M3=0表示C相上桥臂开关管(S5)和C相续流开关管(S9)关断且C相下桥臂开关管(S2)导通,M3=Z表示C相上桥臂开关管(S5)和C相下桥臂开关管(S2)关断且C相续流开关管(S9)导通;M4表示箝位开关管的开关状态,M4=1表示第一箝位开关管(S10)、第二箝位开关管(S11)导通,M4=0表示第一箝位开关管(S10)、第二箝位开关管(S11)关断。
9.根据权利要求8所述的一种十一开关箝位型三相光伏逆变器拓扑,其特征在于:逆变器的六个正常工作模态分别为:[1,0,0,0]、[1,1,0,0]、[0,1,0,0]、[0,1,1,0]、[0,0,1,0]和[1,0,1,0],续流模态为[Z,Z,Z,1]。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102361408A (zh) * 2011-10-20 2012-02-22 东南大学 一种非隔离光伏并网逆变器及其开关控制时序
CN104410310A (zh) * 2014-12-11 2015-03-11 山东大学 用于抑制共模漏电流的中点箝位型h桥光伏逆变器及方法
CN204928610U (zh) * 2015-08-14 2015-12-30 国家电网公司 一种单相非隔离型光伏并网逆变器
CN110460259A (zh) * 2019-07-25 2019-11-15 南京邮电大学 一种十开关交错箝位三相光伏逆变器拓扑结构

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102361408A (zh) * 2011-10-20 2012-02-22 东南大学 一种非隔离光伏并网逆变器及其开关控制时序
CN104410310A (zh) * 2014-12-11 2015-03-11 山东大学 用于抑制共模漏电流的中点箝位型h桥光伏逆变器及方法
CN204928610U (zh) * 2015-08-14 2015-12-30 国家电网公司 一种单相非隔离型光伏并网逆变器
CN110460259A (zh) * 2019-07-25 2019-11-15 南京邮电大学 一种十开关交错箝位三相光伏逆变器拓扑结构

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