一种新型的三相有源NPC型三电平并网逆变器制造技术

本发明专利技术公开了一种新型的三相有源NPC型三电平并网逆变器，包括直流输入电源、三个整流桥臂、两个电容和滤波器，所述两个电容串联与直流输入电源连接，所述三个整流桥臂并联与两个电容连接，所述三个整流桥臂的输出端与滤波器连接，所述整流桥臂包括六个功率开关器件；本发明专利技术的一种新型的三相有源NPC型三电平并网逆变器具有不需要增加死区时间，降低了谐波含量，减少了开关损耗，调了逆变效率的优点，引入防直通结构提高了系统的稳定性。

A New Three-phase Active NPC Three-level Grid-connected Inverter

The invention discloses a novel three-phase active NPC three-level grid-connected inverter, which comprises a DC input power supply, three rectifier bridge arms, two capacitors and filters. The two capacitors are connected in series with a DC input power supply, the three rectifier bridge arms are connected in parallel with two capacitors, the output terminals of the three rectifier bridge arms are connected with filters, and the rectifier bridge arms include six. A novel three-phase active NPC three-level grid-connected inverter has the advantages of no need to increase dead time, reduce harmonic content, reduce switching loss, adjust inverting efficiency, and improve system stability by introducing anti-through structure.

【技术实现步骤摘要】
一种新型的三相有源NPC型三电平并网逆变器
本专利技术涉及光伏发电领域，具体涉及一种新型的三相有源NPC型三电平并网逆变器。
技术介绍
光伏发电是目前利用太阳能的最好方式。它的优势主要体现在其清洁性、安全性、广泛性、实用性、资源的充足性及潜在的经济性等上面。然而，光伏发电也有能量密度低，占地面积大，受气候环境因素影响大，系统成本高等不足和缺点。光伏发电系统除了受光伏电池组件，半导体制造技术以及输出滤波结构影响之外，光伏逆变器作为光伏发电系统的重要组成部分，其转换效率的高低也直接影响着整个光伏发电系统，因此，为了保证光伏系统正常运行，对逆变器拓扑结构的选择显得十分重要。同时逆变器的拓扑结构要能够实现非隔离型光伏并网逆变器的高效、低成本、低漏电流和高可靠性等要求。并网逆变器目前存在系统可靠性低、滤波器体积庞大等缺点，导致这些问题的原因很大一部分是现有逆变器拓扑存在缺陷、滤波器设计不合理、控制精度受非理想条件干扰。三相钳位型逆变器拓扑是在实际中应用较为广泛。然而其存在同一桥臂上下功率管的直通损坏问题，严重影响逆变器工作的可靠性。目前，为解决光伏并网逆变器因直通危险而使系统可靠性降低的问题，用到的技术主要有增加死区时间和更改拓扑结构。
技术实现思路
有鉴于此，为解决上述现有技术中的问题，本专利技术提供了一种新型的三相有源NPC型三电平并网逆变器，具有不需要增加死区时间，降低了谐波含量，减少了开关损耗，调了逆变效率的优点，引入防直通结构提高了系统的稳定性。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下。一种新型的三相有源NPC型三电平并网逆变器，包括直流输入电源、三个整流桥臂、两个电容和滤波器，所述两个电容串联与直流输入电源连接，所述三个整流桥臂并联与两个电容连接，所述三个整流桥臂的输出端与滤波器连接，所述整流桥臂包括六个功率开关器件，其中一个整流桥臂中的第一功率开关器件和第二功率开关器件连接，所述第二功率开关器件与滤波器连接，所述第三功率开关器件与第四功率开关器件连接，所述第四功率开关器件与滤波器连接，第五功率开关器件设置在第一功率开关器件和第二功率开关器件之间，第六功率开关器件设置在第三功率开关器件与第四功率开关器件之间，所述第五功率开关器件与第六功率开关器件连接，所述第五功率开关器件用于维持第一功率开关器件和第二功率开关器件两端电压相等，所述第六功率开关器件用于维持第三功率开关器件与第四功率开关器件两端电压相等。进一步地，所述功率开关器件中设有续流二极管。进一步地，所述两个电容的容值相等，用于将直流输入电源的输出电压分成相等两部分。进一步地，所述三个整流桥臂的结构均相同。与现有技术比较，本专利技术的一种新型的三相有源NPC型三电平并网逆变器具有不需要增加死区时间，降低了谐波含量，减少了开关损耗，调了逆变效率的优点，引入防直通结构提高了系统的稳定性。附图说明图1为本专利技术的一种新型的三相有源NPC型三电平并网逆变器的电路示意图。具体实施方式下面将结合附图和具体的实施例对本专利技术的具体实施作进一步说明。需要指出的是，以下和附图若有未特别详细说明之符号或过程，均是本领域技术人员可以参照现有技术理解或实现的。所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，为本专利技术的一种新型的三相有源NPC型三电平并网逆变器的电路示意图，包括直流输入电源Vdc、三个整流桥臂、两个电容和滤波器，所述两个电容串联与直流输入电源Vdc连接，所述三个整流桥臂并联与两个电容连接，所述三个整流桥臂的输出端与滤波器连接，所述整流桥臂包括六个功率开关器件，整流桥臂中的第一功率开关器件Sx1和第二功率开关器件Sx2连接，所述第二功率开关器件Sx2与滤波器连接，所述第三功率开关器件Sx3与第四功率开关器件Sx4连接，所述第四功率开关器件Sx4与滤波器连接，第五功率开关器件Sx5设置在第一功率开关器件Sx1和第二功率开关器件Sx2之间，第六功率开关器件Sx6设置在第三功率开关器件Sx3与第四功率开关器件Sx4之间，所述第五功率开关器件Sx5与第六功率开关器件Sx6连接，所述第五功率开关器件Sx5用于维持第一功率开关器件Sx1和第二功率开关器件Sx2两端电压相等，所述第六功率开关器件Sx6用于维持第三功率开关器件Sx3与第四功率开关器件Sx4两端电压相等(x为a、b或c)。优选的，所述功率开关器件中设有续流二极管。优选的，所述两个电容的容值相等，用于将直流输入电源Vdc的输出电压分成相等两部分，为Udc/2。优选的，所述三个整流桥臂的结构均相同。相对于直流侧中点O有三种电位，即正向电压Udc/2、负向电压-Udc/2和零电压，本方案中将这三种状态分别记为P状态、O状态和N状态，而且O状态有四种冗余的零状态，分别记为OU1、OU2、OL1、OL2；通过合理的分配这四种冗余零状态的工作时间和工作顺序就可以控制各个开关器件的损耗平衡。如表1所示，为每个整流桥臂的开关状态，其中1表示开关管开通，0表示开关管关断。表1有源NPC型拓扑每相桥臂的开关状态状态P时，Sa1、Sa2、Sa6导通且电流流出整流桥臂时，此时电流将经过Sa1，Sa2流向负载，路径为Sa1至Sa2。若实现P至OL2的换流，对于传统NPC型逆变器来说，则需要先关断Sa2，此时流经Sa2的电流就会慢慢减少，流过Sa2的电流减少到0时，由于续流，电流将经过Sa6至Da3形成新的路径，此时输出电位为O；经过死区时间后触发Sa3导通，完成一次完整换流。如果不计算死区时间的问题，续流过程中直接触发Sa3导通，将会使Sa1、Sa2、Sa3之间造成直通的现象。而本专利技术中的拓扑结构的优势体现在，如果在计算死区时间的情况下，续流过程中直接触发Sa3导通，由于Sa2与Sa3之间的结构是断开的连接方式，所以Sa2、Sa3不会出现上述情况。综上所述，本专利技术的一种新型的三相有源NPC型三电平并网逆变器具有不需要增加死区时间，降低了谐波含量，减少了开关损耗，调了逆变效率的优点，引入防直通结构提高了系统的稳定性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型的三相有源NPC型三电平并网逆变器，包括直流输入电源（Vdc）、三个整流桥臂、两个电容和滤波器，所述两个电容串联与直流输入电源（Vdc）连接，所述三个整流桥臂并联与两个电容连接，所述三个整流桥臂的输出端与滤波器连接，其特征在于：所述整流桥臂包括六个功率开关器件，其中一个整流桥臂中的第一功率开关器件（Sa1）和第二功率开关器件（Sa2）连接，所述第二功率开关器件（Sa2）与滤波器连接，所述第三功率开关器件（Sa3）与第四功率开关器件（Sa4）连接，所述第四功率开关器件（Sa4）与滤波器连接，第五功率开关器件（Sa5）设置在第一功率开关器件（Sa1）和第二功率开关器件（Sa2）之间，第六功率开关器件（Sa6）设置在第三功率开关器件（Sa3）与第四功率开关器件（Sa4）之间，所述第五功率开关器件（Sa5）与第六功率开关器件（Sa6）连接，所述第五功率开关器件（Sa5）用于维持第一功率开关器件（Sa1）和第二功率开关器件（Sa2）两端电压相等，所述第六功率开关器件（Sa6）用于维持第三功率开关器件（Sa3）与第四功率开关器件（Sa4）两端电压相等。

【技术特征摘要】
1.一种新型的三相有源NPC型三电平并网逆变器，包括直流输入电源（Vdc）、三个整流桥臂、两个电容和滤波器，所述两个电容串联与直流输入电源（Vdc）连接，所述三个整流桥臂并联与两个电容连接，所述三个整流桥臂的输出端与滤波器连接，其特征在于：所述整流桥臂包括六个功率开关器件，其中一个整流桥臂中的第一功率开关器件（Sa1）和第二功率开关器件（Sa2）连接，所述第二功率开关器件（Sa2）与滤波器连接，所述第三功率开关器件（Sa3）与第四功率开关器件（Sa4）连接，所述第四功率开关器件（Sa4）与滤波器连接，第五功率开关器件（Sa5）设置在第一功率开关器件（Sa1）和第二功率开关器件（Sa2）之间，第六功率开关器件（Sa6）设置在第三功率开关器件（Sa3）与第四功率开关器件...

【专利技术属性】
技术研发人员：余松森，徐佳敏，陈红英，陈壹华，曲超，范保建，李春景，王向丽，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东,44