[发明专利]一种改进的HERIC光伏逆变器及其调制方法

说明书

本发明公开了一种改进的HERIC光伏逆变器及其调制方法通过在逆变器中引入碳化硅金氧半场效晶体管S7和S8，同时优化逆变器的调制方法，使得晶体管S1、晶体管S2、晶体管S3和晶体管S4在整个电网电压工频周期内只开通和关断一次，且任一半个工频周期内仅存在一个高频开关(碳化硅金氧半场效晶体管S7或S8)。高开关性能碳化硅金氧半场效晶体管的引入和高频开关数量的减少，可降低逆变器的开关损耗，实现变换器整体效率提升，并保障了改进的HERIC光伏逆变器具有与传统HERIC光伏逆变器一样的恒定共模电压和THD低的优良性能。

技术领域

本发明属于新能源并网发电技术领域，具体涉及一种改进的HERIC光伏逆变器及其调制方法。

背景技术

硅材料绝缘栅双极型晶体管(Si IGBT)是一种非常重要的功率半导体元件，它在大电流等级下导通损耗低且器件成本低，因此广泛应用于大功率等级的设备中如中压电机驱动、电动汽车牵引逆变器及风光并网逆变器。然而由于IGBT少子器件的特征，在器件关断时往往会产生的拖尾电流导致较大关断损耗，IGBT的开关频率因此也普遍偏低。为减少IGBT的开关损耗，研究者们在其设计和优化都做了大量的工作：通过驱动电路的优化来提高IGBT开关速度，增加额外有源开关器件及辅助电路，增加额外的无源器件及配合使用脉宽调制策略实现软开关等。但上述策略均增加了成本及电路复杂性。

IGBT的开关速度由储藏电荷决定，不同的是金氧半场效晶体管MOSFET由其内部寄生电容决定。该特性使其在开关损耗方面有较大的优势，尤其是碳化硅材料的MOSFET(SiCMOSFET)，更适应用在高频开关的场合。但碳化硅为新兴材料成本较高，其普及应用因此也受到了限制。如何将两种材料的器件结合起来，发挥各自优势，降低成本对器件及相关应用的发展有着重要意义。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种改进的HERIC光伏逆变器及其调制方法解决了IGBT的开关损耗大的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种改进的HERIC光伏逆变器，包括：光伏电池板PV、支撑电容C1、晶体管S1、晶体管S2、晶体管S3、晶体管S4、晶体管S5、晶体管S6、晶体管S7、晶体管S8、滤波电容C2、滤波电感L1、滤波电感L2和交流电网；

所述光伏电池板PV的正极分别与电容C1的一端、晶体管S1的集电极和晶体管S3的集电极连接，其负极分别与电容C1的另一端、晶体管S2的发射极和晶体管S4的发射极连接；

所述晶体管S1的发射极分别与晶体管S2的集电极和晶体管S8的漏极连接；

所述晶体管S3的发射极分别与晶体管S4的集电极和晶体管S7的漏极连接；

所述晶体管S8的源极分别与晶体管S5的发射极和滤波电感L1的一端连接；

所述晶体管S7的源极分别与晶体管S6的发射极和滤波电感L2的一端连接；

所述晶体管S5的集电极与晶体管S6的集电极连接；

所述滤波电感L1的另一端分别与电容C2的一端和交流电网的一端连接；

所述电容C2的另一端与滤波电感L2的另一端和交流电网的另一端连接。

进一步地：晶体管S1、晶体管S2、晶体管S3、晶体管S4、晶体管S5和晶体管S6均为硅器件绝缘栅双极型晶体管；

所述晶体管S7和晶体管S8均为碳化硅金氧半场效晶体管。

进一步地：晶体管S1、晶体管S2、晶体管S3、晶体管S4、晶体管S5和晶体管S6的型号为IHW30N160R2。

进一步地：晶体管S7和晶体管S8的型号为SCT30N120。