[实用新型]高效并网逆变电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高效并网逆变电路及控制方法，尤其是一种高转换效率、低谐波失真度的，同时可进行功率因数调节的DC/AC并网逆变电路及调节方法。 

背景技术

并网逆变电路的作用是将直流电压变换成正弦交流电，并实现并网供给用电设备使用。高效率、低谐波失真度是该项技术的关键指标；在并网发电时，也需要根据电力调度指令调整功率因数。 

目前存在的并网逆变器技术多采用四管全桥电路结构，如图2所示，采用双极性调制方式或单极性调制方式。双极性调制电路中，四个开关管（虚线框中所示）都以较高开关频率工作，开关管的损耗较大，影响效率，并且存在较大的开关噪声和电流纹波幅值。单极性调制电路中，逆变产生的共模电压幅值变化较大，由此产生的共模电流随着开关频率的增加线性增大，谐波失真较严重。 

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高效并网逆变电路，在功率因数为1的工作条件时，仅使用一颗高频开关管实现调制，有效降低了高频开关损耗、提高了转换效率；在功率因数不为1的工作条件时，仅有两颗高频开关管工作，能够同时实现逆变、并网及功率因数控制，是具有很强过载能力的并网逆变电路，能广泛用于风力、太阳能并网逆变器、微网逆变器等并网电源和逆变器电源技术应用领域，同时能满足功率因数调节的要求。 

本实用新型采用的技术方案为：一种高效并网逆变电路(如图1所示)，包括增强型降压斩波电路、可控硅换相电路、逆变电流采样电路、电压电流检测电路、可控硅换相控制电路以及SPWM控制电路。在需要功率因数调节时：若逆变器输出有功功率，增强型降压斩波电路只有一个功率开关处于SPWM调制状态，另外一个功率开关处于常开状态；若逆变器进行无功功率调节，两个功率开关均处于开关状态。 

所述的增强型降压斩波电路包括功率开关Q1（MOSFET或IGBT）、功率开关Q2（MOSFET或IGBT），二极管D1、二极管D2，电感L1，电感L2，电容C1和低频开关Q3，功率开关Q1漏极（或集电极）与直流电源正极和二极管D2阴极相接，其源极（或发射极）与电感L1一端和二极管D1阴极相接；功率开关管Q2漏极（或集电极）与二极管D2阳极、电感L2的一端相连接，其源极（或发射极）与二极管D1的阳极、直流电源负极及低频开关的一端相接；电感L1的一端与Q1的源极（或发射极）、二极管D1阴极相接，另一端与换向电路中单向可控硅阳极和C1的一端相接；电感L2的一端与Q2漏极（或集电极）和D2的阳极相连接，另一端与可控硅阴极、电容C1和低频开关Q3的一端相连接；低频开关Q3的一端与Q2的源极（或发射极）、二极管D1的阳极和直流电源的负极相连接，另一端与可控硅阴极、电容C1和电感L2的一端相连接。 

所述的可控硅换相电路包括4个单向可控硅S1~S4，可控硅S1与可控硅S2组成串联组，可控硅S3与可控硅S4组成串联组，两个串联组相并联，可控硅S1与可控硅S3的阳极相接，作为高电压输入端，可控硅S2与可控硅S4的阴极相接，作为低电压输出端。可控硅S1与可控硅S2的连接点和可控硅S3与可控硅S4的连接点分别作为单相交流输出端，接向单相电网或交流负载。可控硅S1与可控硅S4的驱动信号为一组，可控硅S2与可控硅S3的驱动信号为一组，导通时间各占半个工频周期。 

所述功率开关Q1、功率开关Q2 为高频开关管，选用器件为MOSEFT或IGBT，采用SPWM控制。 

所述低频开关Q3工作在低频模式，选用器件为继电器、双向可控硅、低频IGBT或MOSFFT等。 

所述可控硅S1~S4为低频开关管，选用器件为单向可控硅SCR或IGBT。 

所述的功率因数调节，当逆变器工作于单位功率因数模式时，增强型降压斩波电路只有功率开关Q1处于SPWM调制状态，低频开关闭合，旁路另外一个功率开关Q2和电感Q2，在Q1关断时，与二极管D1、电感L1构成续流回路。 

所述的功率因数调节，当逆变器进行无功功率调节时，Q1、Q2需同时进行开关，当Q1、Q2同时关断时，D2、C2、D1、L1和L2与换向电路构成续流回路，实现无功功率的控制。