[发明专利]一种混合型H6单相光伏逆变器及其脉宽调制方法

摘要

本发明公开了一种混合型H6单相光伏逆变器及其脉宽调制方法，以光伏电池板PV输出侧连接滤波电容C_dc，直流侧正极P连接S5的漏极，而源极与H桥的集电极相连；直流侧负极N连接S6的源极，而漏极与H桥的发射极相连，H桥的输出侧连接LCL型滤波器及大电网，从而搭建起混合型H6单相光伏逆变器；当混合型H6单相光伏逆变器运行时，再根据两种不同的调制策略进行脉宽调制。

主权项

1.一种混合型H6单相光伏逆变器，其特征在于，包括：光伏电池板PV、滤波电容C_dc、碳化硅金氧半场效晶体管S5和S6、硅器件绝缘栅双极型晶体管组成的H桥及H桥输出侧连接的LCL型滤波器；/n所述的H桥由两个开关半桥S1、S2和S3、S4并联组成，S1与S3的集电极连接为H桥的集电极，S2与S4的发射极连接为H桥的发射极，S1发射极与S2的集电极连接点与S3发射极与S4的集电极连接点A、B作为H桥的两输出端点；/n光伏电池板PV输出侧连接滤波电容C_dc，直流侧正极P连接S5的漏极，而源极与H桥的集电极相连；直流侧负极N连接S6的源极，而漏极与H桥的发射极相连，H桥的输出侧通过LCL型滤波器连接大电网；/n混合型H6单相光伏逆变器运行时，根据两种不同的调制策略进行调制，其中，当混合型H6单相光伏逆变器运行在单位功率因数工况下时，电流电压无相位差，以电网电压V_g划分正负半周期，在正半周期时，S1、S4导通，S2、S3关断，S5、S6按正弦脉宽调制SPWM同时高频开通或关断，即当SPWM调制波大于载波时S5、S6开通，当SPWM调制波小于载波时S5、S6关断；在负半周期时，S1、S4关断，S2、S3导通，S5、S6仍按正弦脉宽调制SPWM同时高频开通或关断，即当SPWM调制波大于载波时S5、S6开通，当调制波小于载波时S5、S6关断；/n当混合型H6单相光伏逆变器运行在非单位功率因数工况下，电流电压有相位差，以逆变器到电网功率流向为正方向，当功率流向为正，即正功率区域(P+)时，当电网电压V_g为正，则其调制策略同单位功率因数中的正半周期运行策略相同，当电网电压V_g为负，则其调制策略同单位功率因数中的负半周期运行策略相同；当功率流向为负，即负功率区域(P-)时，当电网电压V_g为正时，S1、S4导通，S5、S6按正弦脉宽调制SPWM同时高频开通或关断，即当调制波大于载波时S5、S6开通，当调制波小于载波时S5、S6关断，此时S2、S3也为高频开关，其开关时序与S5、S6互补；当电网电压V_g为负，S2、S3导通，S5、S6按正弦脉宽调制SPWM同时高频开通或关断，即当调制波大于载波时S5、S6开通，当调制波小于载波时S5、S6关断，此时S1、S4为高频开关，其开关时序与S5、S6互补；/n其中，利用混合型H6单相光伏逆变器进行脉宽调制的方法的具体方法为：/n(1)、判断混合型H6单相光伏逆变器运行的工况环境，如果混合型H6单相光伏逆变器运行在单位功率因数工况下，则进入步骤(2)，如果混合型H6单相光伏逆变器运行在非单位功率因数工况下，则进入步骤(3)；/n(2)、在单位功率因数工况下，混合型H6单相光伏逆变器按照以下不同的工作模式进行脉宽调制；/n(2.1)、在正半周期时，即电网电压大于0，S1、S4保持导通状态不变，S2、S3保持关断状态不变，S5、S6按正弦脉宽调制SPWM同时高频开通或关断，当SPWM调制波大于载波时S5、S6开通，则进入步骤(2.1.1)；当调制波小于载波时，S5、S6关断，则进入步骤(2.1.2)；/n(2.1.1)、设此时S1～S6的开关状态为100111，标记为模式1；模式1为有源模式，电流从直流侧正极流经S5、S1、交流侧、S4、S6流回至直流侧负极，此时H桥的输出电压V_AB为直流侧电压U_dc；/n(2.1.2)、设此时S1～S6的开关状态为100100，标记为模式2；模式2为续流模式，有两条续流回路，第一条续流回路为：电流从H桥的输出点B流经S3的反并联二极管，再通过S1回至A点；第二条续流回路为：电流从H桥的输出点B流经S4，再通过S2的反并联二极管回至A点，该模式下H桥的输出电压V_AB输出电压为0；/n(2.2)、在负半周期时，即电网电压小于0，S1、S4保持关断状态不变，S2、S3保持导通状态不变，S5、S6仍按正弦脉宽调制SPWM同时高频开通或关断，当SPWM调制波大于载波时S5、S6开通，则进入步骤(2.2.1)；当调制波小于载波时，S5、S6关断，则进入步骤(2.2.2)；/n(2.2.1)、设此时S1～S6的开关状态为011011，标记为模式3；模式3为有源模式，电流从直流侧正极流经S5、S3、交流侧、S2、S6流回至直流侧负极，此时V_AB输出电压为负的直流侧电压-U_dc；/n(2.2.2)、设此时S1～S6的开关状态为011000，标记为模式4；模式4为续流模式，有两条续流回路，第一条续流回路为：电流从H桥的输出点A流经S1的反并联二极管，再通过S3回至B点；第二条续流回路为：电流从H桥的输出点A流经S2，再通过S4的反并联二极管回至B点，该模式下H桥的输出电压V_AB输出电压为0；/n(3)、在非单位功率因数工况下，当功率流向为正时，即交流侧电压电流乘积为正时，V_g*I>0，按照单位功率因数工况下的方式进行脉宽调制，其中，当电网电压大于0时，按照步骤(2.1)所述方法进行调制；当电网电压小于0时，按照步骤(2.2)所述方法进行调制；当功率流向为负时，即交流侧电压电流乘积为负时，V_g*I<0，混合型H6单相光伏逆变器按照以下不同的工作模式进行脉宽调制；/n(3.1)、在正半周期时，即电网电压大于0，S1、S4保持导通状态不变，S5、S6按正弦脉宽调制SPWM同时高频开通或关断，S2、S3开关时序与S5、S6互补，其中，当SPWM调制波大于载波时，S5、S6开通，S2、S3关断，进入步骤(3.1.1)；当调制波小于载波时，S5、S6关断，S2、S3开通，进入步骤(3.1.2)；/n(3.1.1)、设此时S1～S6的开关状态为100111，标记为模式5；模式5为有源模式，电流从网侧流入逆变器，电流从A点流入，途径S1反并联二极管、S5体二极管至直流侧正极，电流从直流侧负极流出途径S6体二极管S4反并联二极管流回至B点，此时H桥的输出电压V_AB为直流侧电压U_dc；/n(3.1.2)、设此时S1～S6的开关状态为111100，标记为模式6；模式6为续流模式，有两条续流回路，第一条续流回路为：电流从A点流经S1的反并联二极管，再通过S3回至B点；第二条续流回路为：电流从A点流经S2，再通过S4的反并联二极管回至B点，该模式下H桥的输出电压V_AB输出电压为0；/n(3.2)、在负半周期时，即电网电压小于0，S2、S3保持导通状态不变，S5、S6仍按正弦脉宽调制SPWM同时高频开通或关断，S1、S4开关时序与S5、S6互补，其中，当SPWM调制波大于载波时，S5、S6开通，S1、S4关断，进入步骤(3.2.1)；当调制波小于载波时，S5、S6关断，S1、S4开通，进入步骤(3.2.2)；/n(3.2.1)、设此时S1～S6的开关状态为011011，标记模式7；模式7为有源模式，电流从B点流经S3反并联二极管、S5体二极管至直流侧正极，再从直流侧负极流出，途径S6体二极管、S2反并联二极管流回至A点，该模式下H桥的输出电压V_AB输出电压为负的直流侧电压-U_dc；/n(3.2.2)、设此时S1～S6的开关状态为111100，标记模式8；模式8为续流模式，有两条续流回路，第一条续流回路为：电流从B点流经S3的反并联二极管，再通过S1回至A点；第二条续流回路为：电流从B点流经S4，再通过S2的反并联二极管回至A点，该模式下H桥的输出电压V_AB输出电压为0。/n