一种基于MOSFET的H6桥非隔离光伏并网逆变器

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新型非隔离光伏并网逆变器的研究

新型非隔离光伏并网逆变器的研究

新型非隔离光伏并网逆变器的研究作者:黄丽娟谢勇杨传超方宇来源:《中国新技术新产品》2013年第16期摘要:本文研究了一种新型非隔离并网逆变器,详细分析此拓扑结构的工作原理,在此基础上,建立了考虑寄生参数的共模漏电流模型。

比较分析了H6桥和新型非隔离并网逆变器的漏电流大小、开关损耗、稳定性及效率。

理论计算和仿真结果表明新型非隔离并网逆变器的性能优于H6桥逆变器。

关键词:逆变器;漏电流;共模电压;开关损耗中图分类号:F40 文献标识码:A早期的并网逆变器系统输出端一般安装工频隔离变压器,实现电压调整和电气隔离,以保证系统安全可靠运行。

然而,工频隔离变压器体积庞大,成本高,损耗大,影响系统整机效率。

若采用高频变压器实现PV和电网的电气隔离,可降低系统体积、质量和成本,但系统效率并没有明显改善,因此,非隔离光伏并网逆变器系统成为目前研究的热点,它具有效率高、体积小、质量轻和成本低等优点,但变压器的消除使得PV和电网之间有了电气连接,漏电流可能会大幅增加,带来传导和辐射干扰,增加进网电流谐波以及损耗,甚至危及设备和人员安全。

因此共模电流的消除成为了非隔离式并网逆变器得以普及而必须跨越的障碍。

针对上述问题,本文研究了一种非隔离单相光伏并网逆变器,相对于文献提到的拓扑,此拓扑结构不但有效的解决漏电流问题,且具有通态损耗小、效率高、稳定性强等优点。

1新型逆变器的工作原理1.1新型非隔离并网逆变器对于一个光伏逆变器而言,要想做到高效率和高稳定性,必须满足以下几个要求:其一,为了提高系统的稳定性,逆变器必须避免直通问题;其二,为保证输出电流波形不发生畸变,在不导致管子损坏的情况下,应避免设死区时间;其三,共模漏电流要小;最后,在保证系统安全的情况下,尽量使用性能好的MOS管来提高系统的效率。

文献提出的这种新型拓扑结构均满足上述要求,下面我将针对这种新型的拓扑做详细的分析和介绍。

图1为新型非隔离并网逆变器的结构图,它由六个开关管(S1~S6)、六个二极管(D1~D6)和两个独立的耦合电感L1和L2所构成。

光伏逆变器h6桥电路原理

光伏逆变器h6桥电路原理

光伏逆变器h6桥电路原理光伏逆变器H6桥电路原理光伏逆变器是将太阳能光伏电池发出的直流电转换为交流电的设备。

而H6桥电路是一种常见的逆变器电路拓扑结构。

本文将介绍光伏逆变器H6桥电路的原理和工作方式。

H6桥电路是一种全桥拓扑结构,由4个开关管和2个电容器组成。

其中开关管由M1、M2、M3和M4表示,电容器由C1和C2表示。

该电路通过不同的开关组合实现将直流电转换为交流电的功能。

光伏逆变器的工作原理是将光伏电池发出的直流电转换为交流电,以满足家庭或工业用电需求。

在光伏逆变器中,光伏电池将太阳能转化为直流电,然后通过H6桥电路将直流电转换为交流电。

在工作过程中,开关管M1和M4同时导通,M2和M3同时关断,此时电流从电池的正极通过开关管M1进入电容器C1,然后再通过开关管M4回到电池的负极,形成一个闭合的回路。

在这个过程中,电容器C1充电,电流方向与电池的正负极相同。

当电容器C1充电至一定电压后,开关管M1和M4同时关断,M2和M3同时导通,此时电流从电池的负极通过开关管M3进入电容器C1,然后再通过开关管M2回到电池的正极,形成另一个闭合的回路。

在这个过程中,电容器C1放电,电流方向与电池的正负极相反。

通过不断地切换开关管的导通状态,电容器C1的充放电过程不断重复,从而实现了将直流电转换为交流电的功能。

交流电的频率由开关管的切换频率决定,通常为50Hz或60Hz,以满足电网的标准频率要求。

H6桥电路的优点是输出电压稳定,输出波形纯净,能够满足各种电器设备的供电需求。

此外,H6桥电路还具有较高的转换效率和较小的谐波失真。

光伏逆变器H6桥电路是一种常见的逆变器电路拓扑结构,通过不同的开关组合将直流电转换为交流电。

它具有输出电压稳定、波形纯净、转换效率高等优点,被广泛应用于光伏发电系统中。

希望通过本文的介绍,读者能够更好地理解光伏逆变器H6桥电路的原理和工作方式。

非隔离型H6桥单相光伏逆变器无功补偿调制及并网电流波形改善控制_刘斌_粟梅_林小

非隔离型H6桥单相光伏逆变器无功补偿调制及并网电流波形改善控制_刘斌_粟梅_林小

0 引言
分布式光伏发电由于具有分散发电、就地使 用,避免输配电损失和降低输配电投资,不需另占 土地等优势, 受到世界各国的重视[1-2]。 单相分布式 光伏发电系统中,需要采用单相并网逆变器作为光 伏发电系统与单相电网的接口。 目前大部分的单相光伏并网逆变器仅能在单位 功率因数的工况下运行。而随着新能源并网容量在 单相电网中所占比例不断增大,单相光伏逆变器将 逐渐成为单相电网功率主动调节的参与者[3]。因此, 部分国家更改了并网标准,要求单相光伏并网逆变 器具备无功调节功能,如德国的并网标准 VDEAR-N4105 [4]。依照新的标准要求,当单相并网逆变 器的容量小于 13.8 kV⋅A 时, 须满足超前和滞后 0.95 的功率因数要求,实现对单相电网的无功支撑。 单相 H6 桥拓扑是一种为了消除无变压器隔离 型逆变器漏电流而提出的交流侧旁路的并网逆变 拓扑[5]。在这种拓扑中的续流阶段,直流侧与交流 侧被阻断开来[6-7]。采用传统的调制与控制方法,
基金项目:国家 863 高技术基金项目(SS2012AA051604);国家自 然科学基金项目(61364007, 61174125)。 Project Supported by the National High Technology Research and Development of China 863 Program (SS2012AA051604); National Natural Science Foundation of China(NSFC) (61364007, 61174125).
调制扇区表
Table of modulation sector
电流方向 正 II III 负 I IV
1 基于 SVPWM 的 H6 桥无功补偿调制

一种零电流转换H6结构非隔离光伏并网逆变器_肖华锋

一种零电流转换H6结构非隔离光伏并网逆变器_肖华锋
XIAO Huafeng, LIU Xipu, LAN Ke
(School of Electrical Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, Jiangsu Province, China) ABSTRACT: Low leakage current and high efficiency are two key indexes for transformerless PV grid-connected inverter. The transformerless inverter has superior efficiency thanks to saving the transformer, but its switches work at hard-switching state at present. This paper presents a new zero-currenttransition H6 type transformerless PV grid-connected inverter, the zero-current turn-off of the high frequency main switches, and the zero-current turn-on of the auxiliary switches are achieved by introducing two resonant tanks. The operation principle, soft-switching conditions, duty cycle restrict, and resonant tank parameters design rule are analyzed in detail. Finally, the validity of the zero-voltage-transition full bridge inverter is verified by a prototype rated at 50kHz, 1kW. KEY WORDS: grid-connected inverter; transformerless; zero-current-transition; resonant tank 摘要: 非隔离型单相光伏并网逆变器的漏电流和效率是两个 关键指标。非隔离型并网逆变器相比隔离型结构有效率优 势, 但到目前为止, 非隔离型并网逆变器的高频开关仍然工 作在硬开关状态。提出一种零电流转换 H6 结构非隔离光伏 并网逆变器, 通过引入两组谐振支路可以实现高频主开关的 零电流关断, 及高频辅助开关管的零电流开通。 详细分析了 新型逆变器的工作模态、 软开关条件、 占空比约束条件和谐 振参数设计方法,并通过一台 50kHz、1kW 原理样机验证 新型逆变器的可行性。 关键词:并网逆变器;非隔离;零电流关断;谐振

一种非隔离光伏并网逆变器[实用新型专利]

一种非隔离光伏并网逆变器[实用新型专利]

专利名称:一种非隔离光伏并网逆变器专利类型:实用新型专利
发明人:肖华锋
申请号:CN201120403241.2
申请日:20111020
公开号:CN202309553U
公开日:
20120704
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本实用新型提供一种高效、低漏电流的非隔离型光伏并网逆变器,包括分压电容支路(1)、箝位支路(2)、全桥基本单元(3)和续流支路(4)。

本实用新型在全桥电路的基础上加入两支可控开关管和分压电容构成双向箝位支路和加入两支可控开关管构成零电平续流支路,并配合开关时序可以实现续流阶段时续流回路电位处于二分之一的电池电压,从而消除非隔离并网逆变器的漏电流;并保证了功率传输阶段输出电流仅流经两支开关管,使得导通损耗最低。

申请人:东南大学
地址:211189 江苏省南京市江宁开发区东南大学路2号
国籍:CN
代理机构:南京天翼专利代理有限责任公司
代理人:汤志武
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【经典】一种基于MOSFET的H_6桥非隔离光伏并网逆变器_王丛

【经典】一种基于MOSFET的H_6桥非隔离光伏并网逆变器_王丛

近年来,我国光伏并网发电技术发展迅速,得 到了国家 政 策 和 财 政 的 支 持。但 是,光 伏 发 电 系 统 初期投资 大、发 电 成 本 高,是 阻 碍 其 普 及 的 关 键 因 素。因此,探索低成本、高效率、高可靠的光伏发电 系统具有重要意义。
传统光伏并网系统中常采用输出变压器的隔 离型并网逆变器,在电网和光伏板之间产生电气隔 离,保 证 人 身 安 全,同 时 也 可 以 提 供 电 压 匹 配 和 进 网电流 直 流 分 量 抑 制,但 工 频 变 压 器 增 加 了 体 积、 重量和成 本,而 高 频 变 压 器 又 使 控 制 复 杂 化,降 低
其中,电路详细参数如下: 直流母线电压 Upv = 400 V; 直流母线电容 C1 = 250 μF /600 V; 滤波电感 L1 = L2 = 1. 5 mH /5 A; 交流滤波电容 C2 = 4. 7 μF /400 V; 光伏板寄生电容 Cpv = 0. 1 μF。
142
江 南 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版)
第 12 卷
1. 3 改进的单极性调制方法 在上述工作原理中,可以得知在半个周期过零
期间,由于 Ii 要继续维持原方向流动,会与电压反 相,需要在滞后角度 θ 范围内采用特殊的脉宽调制 方法,来抑制电流波形的失真。
在滞后角 θ 范围内,原来处于工频导通状态的 MOSFET( S5 或 S6 ) 在正弦电压过零后,继续工作 θ 的时间,对其作高频反向调制,即 SPWM 脉冲为高 电平时,在 MOSFET 栅极加低电平; SPWM 脉冲为低 电平时,在 MOSFET 栅极加高电平,同时相对应下 方的 MOSFET 关断。另外,为防止同桥臂 MOSFET 直通,在正弦波过零后增加一个死区 δ。在滞后角 θ 中进行反向调制,可以使过零点处与电压反向的电 流迅速变为 0,从而抑制电流波形在过零点处的失 真度。θ 值的选取与滤波电感值有关,一般为 2° ~ 4°。单位幅值的输出电压波形和 MOSFET 栅极 PWM 1 ~ 6 的脉冲波形如图 4 所示。

基于H6拓扑非隔离单相光伏并网逆变器无功调制策略研究

基于H6拓扑非隔离单相光伏并网逆变器无功调制策略研究

基于H6拓扑非隔离单相光伏并网逆变器无功调制策略研究王旭;康家玉;曹举【摘要】针对传统全桥逆变器转化效率低、漏电流大的缺陷,研究了一种新型高效H6拓扑;同时针对光伏系统感性负载引起的并网电流畸变问题,提出了一种延迟范围内的PWM调制策略.在MATLAB/Simulink平台上搭建基于H6拓扑的仿真模型, Simulink仿真和实验结果表明:新型H6拓扑在一个周期内的共模电压保持恒定,且漏电流得到有效抑制,较传统全桥拓扑,效率提高了1%左右;结论表明:新型H6可有效抑制漏电流,改进PWM调制策略消除了并网电流波形畸变,实现了高质量并网.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2019(042)003【总页数】6页(P622-626,632)【关键词】逆变器;PWM调制;Simulink;波形畸变【作者】王旭;康家玉;曹举【作者单位】浙江艾罗网络能源技术有限公司,杭州310007;陕西科技大学电气与信息工程学院,西安710021;陕西科技大学电气与信息工程学院,西安710021【正文语种】中文【中图分类】TM464;TM615双极性PWM调制方式下全桥逆变器可以抑制漏电流,但开关损耗大,导致系统效率低;而传统单极性PWM调制所引发共模电压脉动是导致漏电流的主要因素之一[1]。

为了能够抑制漏电流的产生,国内外专家和学者研究了若干新型拓扑结构[2]。

文献[3-5]所研究的一种H6拓扑结构由5个MOS功率管和4个快恢复二极管构成,实现了对漏电流的抑制。

文献[6]中所提出的新型H6拓扑输出的并网电流在半个工频周期内流经3个功率开关管,另半个工频周期流经2个功率开关管,相对于H5拓扑和传统H6拓扑减少了通态损耗,提高了逆变转化效率,并通过实验验证了新型H6拓扑高效率、低漏电流特性。

文献[7]提出的一种H6拓扑,具有漏电流抑制能力强、高效率等优点;文献[8]在文献[7]拓扑的基础上,额外引入了两个交流耦合电感线圈构造出新型H6拓扑;本文所研究的正是这种新型H6结构。

一种基于H6型并网逆变器调制策略的研究

一种基于H6型并网逆变器调制策略的研究
the positive half of the grid voltage. Finally,the effectiveness of the proposed control strategy was verified by the
simulations and experiments.
Key words: non-isolated type;
通的方式来实现无功传输。最后,
通过仿真和实验验证了所提出控制策略的有效性。
关键词:非隔离型;单相逆变器;H6 型并网逆变器;无功功率
中图分类号:TP27
文献标识码:A
DOI:10.19457/j.1001-2095.dqcd19062
Research on a New Control Strategy of H6 Grid-connected Inverter
ELECTRIC DRIVE 2020 Vol.50 No.2
电气传动 2020 年 第 50 卷 第 2 期
一种基于 H6 型并网逆变器调制策略的研究
周皓 1,邸彩芸 2,赵志 2,
李伟力 1,
曹君慈 1
(1. 北京交通大学 电气工程学院,
北京 100044;2. 国网冀北
电力有限公司技能培训中心,河北 保定 071051)
but cannot carry out reactive power regulation. Based on the analysis
of the relationship between the voltage and current vectors of the topology inverter,a new modulation strategy for H6

新型H6中点箝位单相非隔离型逆变拓扑

新型H6中点箝位单相非隔离型逆变拓扑
此处提出一种新型H6中点箝位单相非隔离 型逆变拓扑,在单相基本的非隔离型单相逆变器的 基础上,增加一种由8个二极管和2个开关管组 成的新结构,该结构能在不影响拓扑差模特性的 情况下,使拓扑的共模电压保持恒定,减少漏电流 的产生。同时详细介绍中点箝位非隔离型逆变器 拓扑的构成方法及其工作原理,最后通过实验结 果,验证该拓扑的可行性和理论分析的正确性。
3 实验
利用dSPACE实时系统和Chroma直流电源 搭建新型H6拓扑的逆变实验平台,对新型H6拓 扑的性能进行了实验验证。实验样机参数如下:额 定输入电压t/pv=450 V,厶=/>2=0.68 mH,交流系统 频率为50 Hz,交流系统电压为220 V,开关频率 为16 kHz,死区时间为10 ns,IRF540N型号的开 关管寄生电容为1.5 nF,Cpv=300 nF,lN4148型号 的VD|, VD2的寄生电容为0.1 nF。
基金项目:国家自然科学基金(6167060022) 定稿日期:2018-07-11 作者简介:张俊玮(1987-),女,湖北荆门人,硕士,研究方 向为电能计量和配网节能。
2原理与设计
图1为非隔离型单相逆变器的漏电来自流通路 径,其拓扑结构是近年来的研究热点。PV为光伏阵 列,C&为直流电源的稳压输入电容,厶,厶2为滤波 器,%为并网电压,Cpv为光伏阵列对地漏电容。
第53卷第3期 2019年3月
电力电子技术 Power Electronics
Vol.53, No.3 March 2019
新型H6中点箝位单相非隔离型逆变拓扑
张俊玮I,孙慕文2,雷景生3,欧家祥I (1.贵州电网有限责任公司电力科学研究院,贵州贵阳550002; 2.国网上海市电力公司市南供电公司,上海201100 ; 3.上海电力学院,上海200090)
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本低 的优 势 , 在 中小 功率 领 域 已成 为 当今 光 伏 逆 变
素。 因此 , 探 索低 成 本 、 高效率、 高可 靠 的光 伏 发 电
第1 2卷第 2期 2 0 1 3年 4月
江 南 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) J o u r n a l o f J i a n g n a n Un i v e r s i t y ( Na t u r a l S c i e n c e E d i t i o n )
中图分 类号 : T M 4 6 文献标 志码 : A 文章 编 号 : 1 6 7 1—7 1 4 7 ( 2 0 1 3 ) 0 2—0 1 4 0—0 5
拓扑 的 工作 原理 和调 制 方 式 , 并与
其他 拓扑 的 器件损耗 作 对 比 , 经过 1 k W 试 验样机 验证 了此拓 扑 可很 好 地抑制 共模 电流 。
Vo 1 . 1 2 N o . 2
Apr . 2 01 3

种基于 MOS F E T的 H 6桥非隔离光伏并 网逆变器
王 丛, 惠 晶
( 江 南大 学 物联 网工程 学 院,江 苏 无锡 2 1 4 1 2 2 )
摘 要 : 在 非 隔 离型光伏 并 网 系统 中, 抑 制 共模 电流 是 一 个 关键 技 术 问题 。 根 据 目前 的研 究现 状 , 分析 了一种 H 拓 扑结 构 , 其 主要特 点是 能 够使 续流 回路 避 开 MO S F E T的反 并联 二极 管 , 使 此拓 扑 具 有 高效 、 稳定、 输 出电流 失真度 小等优 点 。 文 中详 细分析 了 关键 词 :光伏并 网; 非 隔离 ; 共模 电流
h a s l o we r de v i ce l o s s c o mp a r e d wi t h o t he r t o po l og y . Fi n a l l y t he r e s ul t s o f t h e e l i mi na t i o n o f l e a ka g e c u r r e n t a r e
近年 来 , 我 国光 伏 并 网发 电技 术 发展 迅 速 , 得
到 了国家 政 策 和 财 政 的 支持 。 但是 , 光 伏 发 电系 统 初 期投 资 大 、 发 电成 本 高 , 是 阻碍 其 普 及 的关 键 因
效率。
非 隔离型 光 伏 逆 变 器Leabharlann 以 其效 率 高 、 体 积小、 成
A Tr a ns f o r ml e s s Ph0 t 0 v 0 l t a i c Gr i d. Co nne c t e d I nv e r t e r Ba s e d o n H6 To po l o g y by M O SFET
W ANG C o n g , HUI J i n g ( S c h o o l o f t h e I n t e r n e t o f T h i n g , J i a n g n a n U n i v e r s i t y , Wu x i 2 1 4 1 2 2 ,C h i n a )
s t a b i l i t y a n d l o w — o u t p u t a c — c u r r e n t d i s t o r t i o n .T h i s p a p e r f o c u s e s O f wo r k i n g p in r c i p l e a n d mo d u l a t i o n i n d e t a i l , a n d i t
e x p e r i me n t a l l y v a l i d a t e d . Ke y wo r d s :P V g r i d — c o n n e c t e d,t r a n s f o r me r l e s s ,l e a k a g e c u r r e n t
Ab s t r a c t : I n t r a n s f o r ml e s s g r i d — c o n n e c t e d i n v e r t e r s ,t h e e l i mi n a t i o n o f l e a k a g e c u r r e n t i s o n e o f t h e k e y t e c h n o l o g i e s . Ac c o r d i n g t o t h e p r e s e n t s i t u a t i o n o f r e s e a r c h e s ,a n e w t o p o l o g y n a me d H6 i s p r o p o s e d. I n t h i s t o p o l o g y ,MOS F E T b o d y d i o d e r e v e r s e ・ r e c o v e r y i s e s c a p e d i n t h e c o n t i n u i n g c u r r e n t c i r c u i t S O t h e H6 c o n f i g u r a t i o n f e a t u r e s h i g h e f f i c i e n c y, mo r e
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