[发明专利]一种减小系统漏电流的单相无变压器结构逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及一种减小系统漏电流的单相无变压器光伏并网逆变器结构，属于非隔离型光伏并网逆变系统漏电流抑制领域。

背景技术

随着环境污染和能源危机问题的日益严重，太阳能光伏并网发电技术受到人们越来越多的关注。低成本、高效率、安全可靠是光伏发电系统的主要目标。传统的光伏并网发电系统通常在逆变器和电网侧加入工频隔离变压器进行电气隔离，减少了并网系统和地之间的共模电流(光伏系统中通常称为漏电流)，而且变压器还可以进行并网电压的匹配和对进网直流分量的抑制，但由于变压器工作在工频状态，所以系统的体积、重量和成本增加，而效率降低。

无变压器并网逆变器具有体积小、成本低、效率高的优点，但逆变器和电网有直接的电气连接，会产生较高的漏电流，从而增加系统的电磁干扰和电网电流的谐波含量，带来安全隐患。

漏电流和谐波含量的大小主要取决于逆变器的拓扑结构和由光伏电池对地寄生电容形成的谐振电路。为了减小系统的漏电流，一些新型的无变压器并网逆变器结构被提出，目前已有的主要包括H5结构、带直流旁路的逆变结构、带交流旁路的逆变结构等，这些电路的共同特点是续流阶段光伏电池与交流电网断开，抑制了系统共模漏电流的产生。根据现有技术，采用单极性调制时电流只通过一个开关管和一个反并联二极管续流，具有系统损耗小、并网电流质量和系统效率高的优点，但是不能抑制共模漏电流的产生；双极性调制可以抑制共模漏电流的产生，但是双极性调制每次换流都有两组开关管参与，增加了系统的开关损耗，并网电流质量差、系统效率低。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种能减小系统漏电流的无变压器逆变器拓扑结构，它是在单相全桥逆变器结构的基础上改进而来的。

本发明的具体方案如下：

一种减小系统漏电流的单相无变压器结构逆变器，包括单相全桥逆变器，还增加了一个由辅助开关管S₅、S₆和辅助二极管D₁、D₂组成的辅助电路。

进一步，所述单相全桥逆变器包括：光伏阵列PV，稳压电容C，主开关管S₁-S₄，输出滤波电感L₁、L₂，电网v_g。

进一步，所述稳压电容C并联在光伏阵列PV两端，稳压电容C的正级接主开关管S₁、S₃的漏极，电容C的负极接主开关管S₂、S₄的源极；辅助开关管S₅的漏极连接主开关管S₁的源级，S₅的源极连接主开关管S₂的漏极；辅助开关管S₆的漏极连接主开关管S₃的源级，S₆的源极连接主开关管S₄的漏极；辅助二极管D₁的阳极连接辅助开关管S₅的源极，D₁的阴极与辅助开关管S₆的漏极相连；辅助二极管D₂的阳极连接辅助开关管S₆的源级，D₂的阴极与辅助开关管S₅的漏极相连；输出滤波电感L₁的一端连接主开关管S₁的源级，另一端与电网相连；输出滤波电感L₂的一端连接主开关管S₃的源级，另一端与电网相连。

本发明的有益效果是：在单相全桥结构的基础上增加了一个由辅助开关管S₅、S₆和辅助二极管D₁、D₂组成的辅助电路，用来提供续流通道，使得续流阶段直流侧与电网断开，抑制了共模电压的变化，减小了系统的漏电流，同时输出电压波形和单极性调制相同，降低了输出电流的脉动，减小了滤波电感的体积和损耗，提高了并网电流质量和系统的效率。

附图说明

图1为本发明减小系统漏电流的单相无变压器逆变器结构原理图。

图2为本发明减小系统漏电流的单相无变压器逆变器在一个电网周期内的4种工作模态，其中：

(a)电网正半周期，主开关管S₁、S₄导通时的工作模态；