[发明专利]一种带有源功率解耦单相零电压开关逆变器电路及其调制方法

说明书

本发明公开一种带有源功率解耦单相零电压开关逆变器电路及其调制方法，其电路包括直流电源，全桥单相逆变器两组以及有源功率解耦一组共三组由两个带反并二极管的全控型主开关构成的桥臂，逆变器与电网的滤波电感，有源功率解耦的滤波电感和储能电容，在直流电源和三组桥臂的母线之间接入包含反并联二极管的辅助开关，箝位电容以及谐振电感组成的谐振支路，主开关和辅助开关两端并联电容。其调制方法将辅助开关与主开关的脉冲信号进行同步，能够在每个开关周期内实现所有开关的零电压开通，有效抑制主开关反并联二极管的反向恢复电流，开关损耗小，电路效率高，有利于提高开关频率，提升系统功率密度。

技术领域

本发明涉及软开关逆变器及其调制技术，尤其涉及一种带有源功率解耦单相零电压开关逆变器电路及其调制方法

背景技术

有源功率解耦可以抑制并网逆变器系统中直流侧存在的二倍电网频率谐波成份。其中传统的带Buck型有源功率解耦逆变器包含全桥逆变器两组桥臂以及有源功率解耦一组桥臂，其工作于硬开关状态下，存在二极管反向恢复现象，换流器件开关损耗大，限制了工作频率的提高，导致需采用较大的滤波器，降低了电路效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种减小开关损耗，提高电路效率的带有源功率解耦单相零电压开关逆变器电路及其调制方法。

本发明内容的一个方面，提供一种带有源功率解耦单相零电压开关逆变器电路。

带有源功率解耦单相零电压开关逆变器电路包括直流侧电源u_bus、三组并联的桥臂，每组桥臂由两个包含反并二极管的全控型开关串联构成，其中：单相全桥逆变器第一桥臂的上、下开关及其反并二极管分别为S1，D1和S4，D4，单相全桥逆变器第二桥臂的上、下开关及其反并二极管分别为S2，D2和S3，D3，有源功率解耦桥臂的上、下开关及其反并二极管分别为S5，D5和S6，D6，所述单相全桥逆变器第一桥臂、第二桥臂中点分别通过输出滤波电感L1、L2与单相交流电网连接，有源功率解耦桥臂中点通过滤波电感L_apd与有源功率解耦储能电容C_apd正极相连，上述三组桥臂上开关的集电极以及下开关的发射极分别并联形成桥臂正母线和负母线，负母线与直流侧电源u_bus的负极相连，C_apd负极连接负母线，正母线与直流侧电源u_bus正极之间接入由包含并联二极管D_a的辅助开关S_a与箝位电容Cc构成的串联支路，在该串联支路的两端跨接谐振电感Lr，各开关S1～S6、Sa的集电极与发射极两端分别并联一个谐振电容Cr1～Cr6、Cra。

本发明内容的另一个方面，提供一带有源功率解耦单相零电压开关逆变器电路的调制方法。

带有源功率解耦单相零电压开关逆变器的调制方法，是将单相逆变器的调制波同时送入倍频SPWM调制模块和绝对值模块的输入端，绝对值模块的输出端同时输入APD调制模块和ZVS脉冲模块，ZVS脉冲模块的端口2与倍频SPWM调制模块的端口2分别连接第一或门的两个输入端，ZVS脉冲模块的端口2与倍频SPWM调制模块的端口3分别连接第二或门的两个输入端，ZVS脉冲模块的端口2与倍频SPWM调制模块的端口4分别连接第三或门的两个输入端，ZVS脉冲模块的端口2与倍频SPWM调制模块的端口5分别连接第四或门的两个输入端；ZVS脉冲模块的端口2与APD调制模块的端口2分别连接第五或门的两个输入端，ZVS脉冲模块的端口2与APD调制模块的端口3分别连接第六或门的两个输入端，第一或门的输出端为逆变器第一桥臂上管调制信号vgs1，第二或门的输出端为逆变器第一桥臂下管调制信号vgs4，第三或门的输出端为逆变器第二桥臂上管调制信号vgs2，第四或门的输出端为逆变器第二桥臂下管调制信号vgs3，第五或门的输出端为有源功率解耦桥臂上管调制信号vgs5，第六或门的输出端为有源功率解耦桥臂下管调制信号vgs6，ZVS脉冲模块的端口3输出信号为辅助开关管调制信号vgsa。