[发明专利]一种兼容单相两线和单相三线制的逆变结构及控制方法

说明书

本发明公开了一种兼容单相两线和单相三线制的逆变结构及控制方法，其特征在于，包括逆变结构，逆变结构包括直流母线电容C1和直流母线电容C2，开关管Q1～Q8，辅助开关S1，输出滤波电感L1和输出滤波电感L2，输出滤波电容C3和输出滤波电容C4；逆变变换结构还包含三条功率输出线，分别定义为U相功率线，N相功率线，V相功率线。本发明的逆变器无需接带中间抽头的变压器，即可兼容单相两线制和单相三线制的供电系统，从而减小逆变器体积和成本，提高效率。

技术领域

本发明涉及一种兼容单相两线和单相三线制的逆变结构及控制方法，属于电力电子变换技术领域。

背景技术

逆变器是一种将直流电变换成交流电的逆变装置。随着光伏产业不断发展，在家庭户用方面，逆变器由只具备并网功能逐渐发展为具备并离网功能于一体。逆变器的并网功能是指：逆变器将直流能量变换为交流能量，交流能量可以优先满足本地负载使用，多余能量送入电网，直流能量可以来自光伏电池板，也可以是蓄电池等。逆变器的离网功能是指：当电网故障时，逆变器进行离网输出，供给不连接电网的本地负载，直流能量可以来自光伏电池板，也可以是蓄电池。

就家庭供电系统来说，不同国家和地区电网架构是不同的，目前主要有单相两线制和单相三线制。单相两线制系统有一根火线，一根零线，火线对零线电压等级有220V、230V等，代表地区有欧洲、中国等地区。单相三线制系统有2根火线(本文称之为火线1和火线2)，一根零线。其中火线对零线电压有101V或120V，两根火线间电压等级有202V或240V。就单相三线制家庭供电系统的应用来说，一般小功率家用电器可接入火线与零线之间，优点是电压等级低，安全性高。大功率家用电器可接入两根火线之间，优点是电压等级提高，降低电器输入电流，带载能力强。单相三线制家庭供电系统代表地区有日本和北美，其中日本电压等级为101V/202V，北美电压等级为120V/240V。

目前技术来看，逆变器想要兼容这两种家庭供电系统，主流方案是在逆变器输出端配置带中间抽头的变压器，即逆变器只输出一种电压，当需要接单相三线制供电网络时，通过带中间抽头的变压器来分出两相电压；或者采用两套逆变电路，一套实现单相两线供电，另一套实现单相三线供电。这两种方案都会增加逆变器体积和重量，不利于降低系统成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：如何减少逆变器的体积和重量，降低系统成本。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种兼容单相两线和单相三线制的逆变结构，其特征在于，包括逆变结构包括两个直流母线电容C1与C2，八个开关管Q1至Q8，一个辅助开关S1，两个输出滤波电感L1与L2和两个输出滤波电容C3与C4；逆变变换结构还包含三条功率输出线，分别定义为U相功率线，N相功率线，V相功率线，三条功率输出线并联有三个结点分别为J1、J2、J3；U相功率线上串联有输出滤波电感L1、直流母线电容C1和开关管Q1；N相功率线上串联有辅助开关S1；V相功率线上串联有输出滤波电感L2、开关管Q8和直流母线电容C2，U相功率线与N相功率线在J2结点并联有开关管Q2和开关管Q3，在结点J3处并联有输出滤波电容C3；N相功率线与V相功率线在结点J2处并联有开关管Q6与开关管Q7，在结点J3处并联有输出滤波电容C4；U相功率线与V相功率线在结点J1和J2之间并联有开关管Q5和开关管Q4。

优选的，所述的滤波电感L1的一端连接至输出滤波电容C3的一端，滤波电感L1的另一端连接至开关管Q2的发射极、开关管Q1的发射极、开关管Q4的集电极；所述滤波电感L2的一端连接至输出滤波电容C4的一端，滤波电感L2的另一端连接至开关管Q7的发射极、开关管Q5的发射极、开关管Q8的集电极；所述开关管Q3的集电极连接至开关管Q2的集电极，开关管Q3的发射极连接至结点J2；所述开关管Q7的集电极连接至开关管Q6的集电极，开关管Q6的发射极连接至结点J2；所述开关管Q5的集电极和开关管Q1的集电极一起连接至C1的正极端，所述Q8的发射极和Q4的发射极一起连接至C2的负极端；所述母线电容C1的负极与母线电容C2的正级相连，连接结点为J1；辅助开关S1一端连接至结点J1，另一端连接至结点J2。