[实用新型]一种防止单相光伏逆变拓扑功率管过压击穿的ACRCD钳位电路

说明书

本实用新型提供一种防止单相光伏逆变拓扑功率管过压击穿的ACRCD钳位电路，应用于目前主流的单相光伏逆变器逆变拓扑中,将RCD钳位电路与有源钳位电路相结合,在功率管的CE极两端分别增加RCD钳位电路，C极增加RCD钳位至Vbus+，E极增加RCD钳位至Vbus‑，C,E，G极之间加入有源钳位电路,使得管子具备两级钳位保护,相对于传统的RC或者RCD吸收电路能够承受更多的尖峰能量且该钳位电路功耗小，大大提高了整个拓扑电路的可靠性。

技术领域

本实用新型属于电力电子应用领域，涉及一种防止单相光伏逆变拓扑功率管过压击穿的ACRCD钳位电路，尤其适用于单相光伏逆变器主流拓扑。

背景技术

当逆变输出过流时，会触发硬件过流保护电路去封锁PWM，但是由于过流保护信号一般具有延时，逆变拓扑中的管子会在比较大的短路电流下关断，管子两端会产生电压尖峰，根据（为管子漏极与主回路的漏感），出于管子损耗考虑，关断速度都不会很慢，所以整个漏感上产生的尖峰电压将会非常高，比较容易超过管子最大耐压。

专利CN205160361U公开了一种吸收电路，用于吸收开关管关断时两端产生的电压尖峰，该技术具有以下缺点：1）该技术仅针对于普通的2管桥式电路，对于目前单相光伏逆变器主流的拓扑，H5，H6，H5.6，H6.5等，无法起到明显的钳位作用；2）该技术加入开关S1的控制，需要结合一定的时序以及被保护功率管的工作区域而定，额外大大增加了系统的复杂性，同时软体判断时序的速度未必能跟得上管子电流尖峰的产生速度，尤其在管子突然跨越工作区域变化时产生大电流尖峰（例如过流触发硬件过流保护要封锁管子驱动的时候），故该电路会存在一定的失效性。

图1所示为当前单相光伏逆变器主流拓扑H5.6，图1中为实际应用中管子与PCB板回路走线真实存在的漏感，为了进一步简化分析，我们把回路影响的漏感缩减如图2所示。如图2，在t1时刻，电流的正半周期，Q1,Q3,Q4同时导通，Q5与Q4的驱动互补，此时Q5处于关断状态。逆变电流如虚线方向，此时逆变电流达到最大值，漏感的电压方向如图所示，电感L1，L2的电压方向如图所示。当在t1时刻，极端情况下，L1,L2输出端短路，此时逆变电流突变变大直到触发硬件过流保护，管子Q1~Q5的驱动全部封锁，此时根据电感电流不能突变的原理，所有漏感的电压极性将会翻转来维持原来电流的方向，逆变电感电流将会按照图3虚线电流方向完成续流。漏感突变电压将会变成，其中为管子与PCB板回路走线真实存在的漏感，与管子的布局和PCB的走线回路有关，为关断瞬间管子流过的最大电流，由于硬件过流保护电路具有一定的延时时间，所以将会比设计值大比较多。为管子关断速度，如图3中漏感对管子Q3,Q4承受的电压影响最大。当Q1,Q3,Q4被关断瞬间，逆变电感L1,L2极性翻转，那么A,B两点电压,A点通过Q2的体二极管将会叠加在O点上，所以Q3承受的电压为：（其中，，），Q4上承受的电压为：（，）。可见减少漏感和或减慢管子关断速度可以减小Q3,Q4承受的电压。然而，漏感大小受走线、布局等因素影响，由于布局需要考虑散热，所以漏感注定不会太小，尤其功率越大，管子之间需要拉得更开，从而导致漏感将会更大；把管子关断速度减慢，加大，这样会牺牲一定的效率，同时管子损耗也加大，而且需要把关断速度减慢得非常大才有明显效果；另外一种方法是把逆变电感做大，限制在相同时间内的大小，但是这种方法会使得成本增加以及浪费。

目前传统的做法是在管子两端增加RC吸收电路或者RCD吸收电路，但是这两种方法会导致常态下也动作，损耗也不少。由于光伏逆变器等产品一般管子耐压用得都比较足，例如650V的功率管，最大工作母线电压会用到550V~600V。对于这种情况，一般的RC或者RCD吸收根本非常难把尖峰电压钳位住，加之无论RC或者RCD以任何形式存在，都无法把全部尖峰电压钳位住。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种防止单相光伏逆变拓扑功率管过压击穿的ACRCD钳位电路。