一种单相三电平逆变电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种单相三电平逆变电路，涉及逆变电路技术领域。逆变器的输出电压为三电平，在逆变器输出0电平下存在两种开关模态，其中在电网正半周期的0电平模态下输入直流侧电源为开关电容C2充电，补充了在电网正半周期传能模态下开关电容C2放电损失的电能，开关电容C2工作在开关频率；针对电网负半周期开关电容C2电压在电网负半周期持续上升问题，通过一个0电平模态，保证在整个电网负半周期下电流不经过开关电容C2，维持了开关电容C2电压稳定；本实用新型专利技术可以通过使电网中性点与输入直流电压正端直接相连，将电网中性点钳位在输入直流电压值，有效消除非隔离型并网逆变系统中存在的高频共模电流危害。统中存在的高频共模电流危害。统中存在的高频共模电流危害。

【技术实现步骤摘要】
一种单相三电平逆变电路


[0001]本使用新型属于逆变电路
，特别是涉及一种单相三电平逆变电路。

技术介绍

[0002]光伏发电因其分布广泛、清洁无污染、资源丰富，具有良好的发展前景。目前常见的光伏并网逆变器可以分为隔离型并网逆变器和非隔离型并网逆变器两种。隔离型光伏并网逆变器由于存在工频变压器或高频变压器，使整机逆变效率和功率密度降低、成本增加。因此为了在中小功率光伏并网系统中提升整机效率、减小整机体积、降低成本，通常采样非隔离型光伏并网逆变器。
[0003]然而，非隔离型光伏并网逆变器结构不含变压器，在光伏电池阵列与大地之间的寄生电容、光伏并网逆变器与大地之间形成共模回路，从而产生共模电流(俗称“漏电流”)。高频开关动作导致的高频共模电压施加在寄生电容上，产生高频漏电流会带来传导和辐射干扰、进网电流谐波及损耗增加，甚至危害人员与设备安全。
[0004]目前，单相非隔离光伏并网逆变器一般采用双极性调制的全桥逆变器、共地型逆变器和半桥逆变器等。然而双极性调制的全桥逆变器输出两电平，需要较大的滤波电感以提升输出电能质量，但这种方法降低了逆变效率并增加了体积；专利CN102088252A公布了一种共地型逆变电路需要较多的功率开关器件，以实现负半周期的传能，并且所有开关均工作在高频状态，对功率开关管的性能要求较高，不利于整机成本的降低；半桥逆变电路的电网中性点电位被钳位至直流电压的一半，输出电压利用率仅50％，不利于中小功率光伏系统中的应用。

技术实现思路

[0005]本使用新型的目的在于提供一种单相三电平逆变电路，运用在中小功率非隔离型光伏并网逆变系统中，具有多种调节模态，实现无功功率传输能力。
[0006]为解决上述技术问题，本使用新型是通过以下技术方案实现的：
[0007]本使用新型为一种单相三电平逆变电路，包括电路调节模块：
[0008]电路调节模块包括由第一开关电容C1和第二开关电容C2并联后形成的电容并联电路；
[0009]电路调节模块还包括，第一功率开关管S1、第二功率开关管S2、第三功率开关管S3、第四功率开关管S4、第一功率二极管D1；
[0010]第一电容C1的正极与第一功率二极管D1的阳极和第二功率开关管S2的漏极相连；第一功率二极管D1的阴极与第二电容C2的正极和第三功率开关管S3的漏极相连；第一电容C1的负极与第一功率开关管S1的源极相连；第一功率开关管S1的漏极与第二功率开关管S2的源极、第二电容C2的负极和第四功率开关管S4的源极相连，第四功率开关管S4的漏极、第三功率开关管S3的源极均连接于电路调节模块的输出端口。
[0011]进一步地，还包括光伏直流电源U
pv
和单相交流配电网u
g
，光伏直流电源U
pv
的正负
两极分别与第一电容C1的正负两极相连；电路调节模块的输出端口连接单相交流配电网u
g
，交流配电网的另一端连接直流侧光伏直流电源U
pv
的正极。
[0012]进一步地，交流配电网通过交流滤波电感L1和电路调节模块的输出端口连接。
[0013]进一步地，交流滤波为电感型滤波器或电容型滤波器和电感
‑
电容组合型滤波器。
[0014]进一步地，功率二极管D1为肖特基二极管或硅功率开关二极管。
[0015]进一步地，功率开关为金属
‑
氧化物半导体场效应晶体管。
[0016]上述单相三电平逆变电路的另一种电路变更：调换第一功率开关管S1分别和第一电容C1、第二功率开关管S2的连接端，第一功率开关管S1的漏极和直流侧光伏直流电源U
pv
的正极相连，调换第一功率二极管D1分别和第二电容C2、第二功率开关管S2的连接端，第一功率二极管D1的直流侧光伏直流电源U
pv
的负极相连。
[0017]本使用新型具有以下有益效果：
[0018]本使用新型将电网中性点直接与光伏板正极相连，无需额外控制即可消除非隔离型并网逆变系统中的漏电流；同时配电网中性点电位被钳位至输入侧直流电压值，输出电压利用率提升至100％；所构建的逆变电路控制简单，两个高频功率开关互补、两个工频频功率开关互补；第一电容由于与直流电源并联电容电压稳定波动小；第二电容在电网正半周期在开关频率刻度下充放电工作，在电网负半周期增加一个0电平模态，使得在整个电网负半周期内电流不经过第二电容，维持第二电容电压稳定，有利于减小开关电容容值，减少装置成本和提高装置功率密度；所构建的逆变电路还具有无功功率传输能力，适用于在中小功率非隔离型光伏并网逆变系统的应用。
[0019]当然，实施本使用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本使用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本使用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为单相三电平逆变电路的结构示意图。
[0022]图2为单相三电平逆变电路的功率开关管驱动信号示意图；
[0023]图3为单相三电平逆变电路在电网电压正、负半周的模态示意图；
[0024]图4为单相三电平逆变电路非单位功率因数工作电网电压正、负半周模态5的示意图
[0025]图5为单相三电平逆变电路处于三电平输出时的运行波形。
[0026]图6为单相三电平逆变电路处于三电平输出时的单位功率因数与非单位功率因数下的运行波形。
[0027]图7为单相三电平逆变电路第二电容电压的波形图。
[0028]图8为本使用新型提供的单相三电平逆变电路的结构图。
具体实施方式
[0029]下面将结合本使用新型实施例中的附图，对本使用新型实施例中的技术方案进行
清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本使用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本使用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本使用新型保护的范围。
[0030]在本使用新型的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本使用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本使用新型的限制。
[0031]本使用新型为一种单相三电平逆变电路，包括电路调节模块：
[0032]电路调节模块包括由第一开关电容C1和第二开关电容C2并联后形成的电容并联电路；
[0033]网正半周期释放电流：第二开关电容C2串联接入电网，逆变电路输出电压等于第二电容C2的电压，之后使得第一开关电容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单相三电平逆变电路，其特征在于，包括电路调节模块：电路调节模块包括由第一开关电容(C1)和第二开关电容(C2)并联后形成的电容并联电路；电路调节模块包括第一功率开关管(S1)、第二功率开关管(S2)、第三功率开关管(S3)、第四功率开关管(S4)、第一功率二极管(D1)；第一电容(C1)的正极与第一功率二极管(D1)的阳极和第二功率开关管(S2)的漏极相连；第一功率二极管(D1)的阴极与第二电容(C2)的正极和第三功率开关管(S3)的漏极相连；第一电容(C1)的负极与第一功率开关管(S1)的源极相连；第一功率开关管(S1)的漏极与第二功率开关管(S2)的源极、第二电容(C2)的负极和第四功率开关管(S4)的源极相连，第四功率开关管(S4)的漏极、第三功率开关管(S3)的源极均连接于电路调节模块的输出端口。2.根据权利要求1所述的一种单相三电平逆变电路，其特征在于，还包括光伏直流电源(U
pv
)和单相交流配电网(u
g
)，光伏直流电源(U
pv
)的正负两极分别与第一电容(C1)的正负两极相连；电路调节模块的输出端口连接单相交流配电网(u
g
)，交流配电网的另一端连接直流侧光伏直流电源(U
pv
)...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹庆伟，牛晨晖，陈晓路，杭兆峰，郑枫，姚中原，杨立华，管春雨，刘溟江，肖华锋，陈庆东，
申请(专利权)人：华能灌云清洁能源发电有限责任公司，
类型：新型
国别省市：