一种可零开关损耗运行的软开关非隔离并网逆变电路制造技术

本发明专利技术公开了一种可零开关损耗运行的软开关非隔离并网逆变电路，包括逆变电路包括母线电容组、功率开关组、续流开关组和辅助谐振网络，通过加入全控开关、谐振电容和谐振电感组成的谐振网络，在相应的开关控制时序下，可实现功率开关管S1～S5零电流开通和零电流关断、续流开关管S

【技术实现步骤摘要】
一种可零开关损耗运行的软开关非隔离并网逆变电路


[0001]本专利技术涉及一种可零开关损耗运行的软开关非隔离并网逆变电路，属于逆变电路软开关


技术介绍

[0002]非隔离型光伏并网逆变器结构简单、效率高，在行业中得到广泛应用。现有的逆变电路通常采用硬开关方式运行，如图1所示专利US 7411802 B2所公开的H5逆变电路。为了实现更高的转换效率，现有逆变器只能在较低的开关频率下工作，导致需要较大的滤波电感和滤波电容，从而增加了逆变器的功率密度和成本。
[0003]限制非隔离并网逆变器开关频率提高的主要因素是开关损耗，开关频率越高开关损耗也会越大，从而导致逆变效率越低，且需要更大体积的散热装置。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题：如何提高现有非隔离并网逆变器的开关频率，进而提高逆变效率。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种可零开关损耗运行的软开关非隔离并网逆变电路，包括：母线电容组、功率开关、续流开关和辅助谐振网络；第五功率开关、第一功率开关、第二功率开关依次串联后联接在母线电容组的两端；第五功率开关、第三功率开关、第四功率开关依次串联后联接在母线电容组的两端；所述辅助谐振网络包括第一辅助谐振单元，所述第一辅助谐振单元连接在第五功率开关两端，第一辅助谐振单元通过中间电感连接第二辅助谐振单元，所述第二辅助谐振单元通过第二续流开关连接至第一功率开关、第二功率开关之间的节点，所述第二辅助谐振单元通过第四续流开关连接至第三功率开关、第四功率开关之间的节点，所述第二辅助谐振单元同时连接至母线电容组；第一进网滤波电感、进网滤波电容、第二进网滤波电感依次串联后两端分别连接在第一功率开关与第二功率开关之间的节点、第三功率开关与第四功率开关之间的节点。
[0006]前述的一种可零开关损耗运行的软开关非隔离并网逆变电路，所述第一功率开关包括并联连接的第一功率开关管和第一功率二极管。
[0007]前述的一种可零开关损耗运行的软开关非隔离并网逆变电路，所述第二功率开关包括并联连接的第二功率开关管和第二功率二极管。
[0008]前述的一种可零开关损耗运行的软开关非隔离并网逆变电路，所述第三功率开关包括并联连接的第三功率开关管和第三功率二极管。
[0009]前述的一种可零开关损耗运行的软开关非隔离并网逆变电路，所述第四功率开关
包括并联连接的第四功率开关管和第四功率二极管。
[0010]前述的一种可零开关损耗运行的软开关非隔离并网逆变电路，所述第五功率开关包括并联连接的第五功率开关管和第五功率二极管。
[0011]前述的一种可零开关损耗运行的软开关非隔离并网逆变电路，所述第二续流开关包括第二续流开关管，第二续流开关管与一个二极管并联。
[0012]所述第四续流开关包括第四续流开关管，第四续流开关管与一个二极管并联。
[0013]前述的一种可零开关损耗运行的软开关非隔离并网逆变电路，所述第一辅助谐振单元包括第一辅助功率二极管和第二辅助功率二极管，第一辅助功率二极管和第二辅助功率二极管的负极均连接至第五功率开关、第一功率开关之间的节点，第一辅助功率二极管与第二辅助功率二极管的正极之间连接第一辅助电容，第七功率开关管的一端连接至母线电容组的一端，第七功率开关管的另一端连接至第一辅助功率二极管的正极；第二辅助功率二极管的正极连接至中间电感。
[0014]前述的一种可零开关损耗运行的软开关非隔离并网逆变电路，所述第二辅助谐振单元包括第三辅助功率二极管和第四辅助功率二极管，第三辅助功率二极管的负极通过第二辅助电容、第六功率开关管连接至母线电容组的另一端, 第三辅助功率二极管的正极同时连接第二续流开关、第四辅助功率二极管的正极，第四辅助功率二极管的负极连接至第六功率开关管，第四辅助功率二极管的正极连接第四续流开关；第三辅助功率二极管的负极连接至中间电感。
[0015]前述的一种可零开关损耗运行的软开关非隔离并网逆变电路，所述母线电容组包括一个母线电容。
[0016]前述的一种可零开关损耗运行的软开关非隔离并网逆变电路，所述母线电容组包括两个串联连接的母线电容，分别为第一母线电容和第二母线电容；所述中间电感包括串联连接的第一中间电感、第二中间电感；第一中间电感与第二中间电感之间的节点连接至第一母线电容与第二母线电容之间的节点。
[0017]本专利技术达到的有益效果：本专利技术的可零开关损耗运行的软开关非隔离并网逆变电路，通过加入全控开关、谐振电容和谐振电感组成的谐振网络，在相应的开关控制时序下，可实现功率开关管S1～S5零电流开通和零电流关断、续流开关管S
f2
和S
f4
零电流开通和零电流关断、功率开关管S
5a
和S
4a
的零电流开通和零电流关断、辅助功率二极管D
a1
～D
a4
零电流关断，消除了二极管的反向恢复问题，逆变电路实现可零开关损耗运行，令非隔离逆变电路突破开关损耗对开关频率的限制，有利于提高开关频率、无源元件小型化及样机集成，逆变电路能够实现功率器件零开关损耗运行，不会额外增加主开关管的电流幅值及导通损耗，适用于非隔离逆变系统应用。
[0018]同时，本专利技术实施例二中的逆变电路结构能够实现将共模电压箝位在一半的输入电压，令逆变电路具有消除非隔离型逆变系统漏电流的功能。
附图说明
[0019]图1为现有的H5逆变电路的电路示意图；图2为本专利技术实施例一提供的非隔离并网逆变电路示意图；
图3为本专利技术实施例一提供的开关控制时序图；图4为本专利技术实施例一在一个开关周期内的理论工作波形图；图5为本专利技术实施例一模态1的示意图；图6为本专利技术实施例一模态2的示意图；图7为本专利技术实施例一模态3的示意图；图8为本专利技术实施例一模态4的示意图；图9为本专利技术实施例一模态5的示意图；图10为本专利技术实施例一模态6的示意图；图11为本专利技术实施例一模态7的示意图；图12为本专利技术实施例一模态8的示意图；图13为本专利技术实施例一第五功率开关管S5的工作波形图；图14为本专利技术实施例一第七功率开关管S
5a
的工作波形图；图15为本专利技术实施例一第一辅助功率二极管D
a1
的工作波形图；图16为本专利技术实施例一第三辅助功率二极管D
a3
的工作波形图；图17为本专利技术实施例一第四续流开关管S
f4
的工作波形图；图18为本专利技术实施例二提供的非隔离并网逆变电路示意图；图19为本专利技术实施例二共模电压仿真波形图。
[0020]图中标记为：C
dc
、C
dc1
、C
dc2
—母线电容、第一母线电容、第二母线电容；S1～S5、S
4a
、S
5a
—第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管、第五功率开关管、第六功率开关管、第七功率开关管；D1～D5—第一功率二极管、第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可零开关损耗运行的软开关非隔离并网逆变电路，其特征在于：包括：母线电容组（1）、功率开关、续流开关和辅助谐振网络（4）；第五功率开关（25）、第一功率开关（21）、第二功率开关（22）依次串联后联接在母线电容组（1）的两端；第五功率开关（25）、第三功率开关（23）、第四功率开关（24）依次串联后联接在母线电容组（1）的两端；所述辅助谐振网络（4）包括第一辅助谐振单元，所述第一辅助谐振单元连接在第五功率开关（25）两端，第一辅助谐振单元通过中间电感连接第二辅助谐振单元，所述第二辅助谐振单元通过第二续流开关（32）连接至第一功率开关（21）、第二功率开关（22）之间的节点，所述第二辅助谐振单元通过第四续流开关（34）连接至第三功率开关（23）、第四功率开关（24）之间的节点，所述第二辅助谐振单元同时连接至母线电容组；第一进网滤波电感（L1）、进网滤波电容（C
f
）、第二进网滤波电感（L2）依次串联后两端分别连接在第一功率开关（21）与第二功率开关（22）之间的节点、第三功率开关（23）与第四功率开关（24）之间的节点。2.根据权利要求1所述的一种可零开关损耗运行的软开关非隔离并网逆变电路，其特征在于：所述第一功率开关（21）包括并联连接的第一功率开关管（S1）和第一功率二极管（D1）。3.根据权利要求1所述的一种可零开关损耗运行的软开关非隔离并网逆变电路，其特征在于，所述第二功率开关（22）包括并联连接的第二功率开关管（S2）和第二功率二极管（D2）。4.根据权利要求1所述的一种可零开关损耗运行的软开关非隔离并网逆变电路，其特征在于：所述第三功率开关（23）包括并联连接的第三功率开关管（S3）和第三功率二极管（D3）。5.根据权利要求1所述的一种可零开关损耗运行的软开关非隔离并网逆变电路，其特征在于：所述第四功率开关（24）包括并联连接的第四功率开关管（S4）和第四功率二极管（D4）。6.根据权利要求1所述的一种可零开关损耗运行的软开关非隔离并网逆变电路，其特征在于：所述第五功率开关（25）包括并联连接的第五功率开关管（S5）和第五功率二极管（D5）。7.根据权利要求1所述的一种可零开关损耗运行的软开关非隔离并网逆变电路，其特征在于：所述第二续流开关（32）包括第二续流开关管（S
f2
），第二续流开关管（S
f2
）与一个二极管并联；所述第四续流开关（34）包括第四续流开关管（S
f4
），第四续流开关管（S
f4
）与一个二极管并联。8.根据权利要求1所述的一种可零开关损耗运行的软开关非隔离并网逆变电路，其特征在于：所述第一辅助谐振单元包括第一辅助功率二极管（D
a...

【专利技术属性】
技术研发人员：史明明，刘建，刘贇，肖华锋，郑昕，
申请(专利权)人：东南大学南京泛在能源科技有限公司江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：