一种双模式共地型五电平并网逆变电路及其调制策略制造技术

本发明专利技术公开了一种共地型结构的双模式五电平逆变电路及其控制策略，属于光伏并网发电领域。一种双模式共地型五电平并网逆变电路，包括：直流源、逆变网络、交流滤波器以及交流源。所述直流源的正极与所述逆变网络的输入端电性连接，所述逆变网络的输出端与所述交流滤波器的输入端电性连接，所述交流滤波器的输出端与所述交流源的一端电性连接，所述交流源的另一端接地；所述直流源的负极、所述逆变网络的接地端和所述交流滤波器的接地端均接地，所述直流源两端的电压为输入电压，所述交流源两端的电压为电网电压。本发明专利技术逆变电路具有宽范围输入电压、差模电压谐波含量低、可完全消除漏电流等特点，适用于中小功率非隔离型光伏并网逆变系统应用。网逆变系统应用。网逆变系统应用。

【技术实现步骤摘要】
一种双模式共地型五电平并网逆变电路及其调制策略


[0001]本专利技术属于光伏并网发电领域，具体涉及一种共地型结构的双模式五电平逆变电路及其控制策略。

技术介绍

[0002]在过去的几年里，光伏发电以其清洁可再生、安装成本的降低在世界范围得到了广泛应用。非隔离型逆变电路有小体积、低成本、低损耗的特点，适用于分布式光伏发电系统。共地型逆变电路光伏板的正极(或负极)与电网中性点的接地结构，理论上可以完全消除非隔离逆变电路中的漏电流问题。而共地型五电平逆变电路不仅可以提高电路的升压倍数，还可以提高进网电流质量，减小交了滤波器体积。但是，当逆变调制比小于0.5时，在传统调制策略中，输出电压会由五电平变成三电平，从而导致输出电流质量下降。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种共地型结构的双模式五电平逆变电路及其控制策略，共地型结构可以将产生漏电流的光伏板与地之间的寄生电容短路掉，即可完全消除非隔离型并网逆变系统中的漏电流。双模式使得改逆变电路具有宽范围的输入电压，在输入电压高于电网电压峰值时工作在降压模式，反之工作在升压模式，这两种模式，均为逆变网络的输出均为五电平电压。输出的五电平电压可以减小交流滤波器体积以及电网电流谐波，可以实现升压功能。另外，该逆变电路的两种模式均具有向电网输送无功功率的能力，适用于中小功率非隔离型光伏并网逆变系统应用。
[0004]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0005]一种双模式共地型五电平并网逆变电路，包括：直流源、逆变网络、交流滤波器以及交流源。所述直流源的正极与所述逆变网络的输入端电性连接，所述逆变网络的输出端与所述交流滤波器的输入端电性连接，所述交流滤波器的输出端与所述交流源的一端电性连接，所述交流源的另一端接地；
[0006]所述直流源的负极、所述逆变网络的接地端和所述交流滤波器的接地端均接地，所述直流源两端的电压为输入电压，所述交流源两端的电压为电网电压，所述交流源上的电流为进网电流；
[0007]所述逆变网络包括第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管、第五功率开关管、第六功率开关管、第七功率开关管、第八功率开关管、第一电容和第二电容；
[0008]所述第一功率开关管的漏极、所述第三功率开关管的源极、所述第五功率开关管的源极以及所述第六功率开关管的漏极同时与所述第一电容的正极电性连接；所述第二功率开关管的一端和所述第四功率开关管的源极同时与所述第一电容的负极电性连接；所述第三功率开关管的源极和所述第四功率开关管的漏极同时与所述第二电容的正极电性连接，所述第七功率开关管的源极和所述第八功率开关管的源极同时与第二电容的负极电性
连接，所述第六功率开关管的源极与第七功率开关管的漏极电信连接；
[0009]所述第一功率开关管的漏极作为所述逆变网络的输入端，所述第六功率开关管的源极和所述第八功率开关管的漏极均为所述逆变网络的输出端，所述第二功率开关管的另一端、所述第五功率开关管的源极和所述第八功率开关管的漏极均为所述逆变网络的接地端。
[0010]进一步地，所述第三功率开关管、所述第四功率开关管、所述第五功率开关管、所述第六功率开关管、所述第七功率开关管和所述第八功率开关管的漏极均由功率晶体管的漏极或集电极反并二极管的阴极相连构成；所述第三功率开关管、所述第四功率开关管、所述第五功率开关管、所述第六功率开关管、所述第七功率开关管和所述第八功率开关管的源极由所述功率晶体管的源极或发射极与所述反并二极管的阳极相连构成；所述第一功率开关管由两个功率开关管通过源极连接阳极的连接方式串联构成，或由两个功率开关管通过源极连接源极的连接方式串联构成；所述第二功率开关管含有反并二极管，且所述第二功率开关管由两个功率开关管通过阳极连接阳极的连接方式串联构成。
[0011]进一步地，所述交流滤波器包括滤波电感和滤波电容，所述滤波电感的一端为所述交流滤波网络的输入端，所述滤波电感的另一端与所述滤波电容的正极相连，所述滤波电感与所述滤波电容的相连的节点连接所述交流滤波器的输出端，所述滤波电容的负极为所述交流滤波器的接地端。
[0012]一种双模式共地型五电平并网逆变电路的调制策略：所述双模式共地型五电平逆变电路的功率开关管驱动信号是由调制波和载波比较生成的，所述调制波为工频，所述载波为高频，与调制产生驱动信号来控制功率开关管的切换方式，来完成所述逆变网络的状态切换，实现所述直流源与所述交流源的能量交换
[0013]所述逆变电路在升压模式下有五种工作模态，开关频率刻度的工作模态包括模态一、模态二、模态三、模态四、模态五，模态一为t3‑
t4时段的工作模态，模态二为t4‑
t5时段的工作模态，模态三为t1‑
t2时段的工作模态，模态四为t6‑
t7时段的工作模态，模态五为t7‑
t8时段的工作模态；
[0014]所述逆变电路在降压模式下有五种工作模态，所述开关频率刻度的工作模态包括模态六、模态七、模态八、模态九、模态十，模态六为t3'
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t4'时段的工作模态，模态七为t4'
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t5'时段的工作模态，模态八为t1'
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t2'时段的工作模态，模态九为t6'
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t7'时段的工作模态，模态十为t7'
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t8'时段的工作模态；
[0015]进一步地，所述升压模式的模态一的逆变网络的输出电压等于输入电压，所述第一功率开关管、所述第二功率开关管、所述第三功率开关管、所述第六功率开关管和所述第八功率开关管开通，所述第四功率开关管、所述第五功率开关管和所述第七功率开关管断开，进网电流可以双向流动；
[0016]所述升压模式的模态二的逆变网络的输出电压等于两倍的输入电压，所述第四功率开关管、所述第六功率开关管和所述第八功率开关管开通，所述第一功率开关管、所述第二功率开关管、所述第三功率开关管、所述第五功率开关管和所述第七功率开关管断开，所述进网电流可以双向流动；
[0017]所述升压模式的模态三的逆变网络的输出电压等于0，是续流模态，所述第一功率开关管、所述第二功率开关管、所述第三功率开关管、所述第七功率开关管和所述第八功率
开关管开通，所述第四功率开关管、所述第五功率开关管和所述第六功率开关管断开，所述进网电流可以双向流动；
[0018]所述升压模式的模态四的逆变网络的输出电压等于负一倍的输入电压，是电网负半周的续流模态，所述第一功率开关管、所述第二功率开关管、所述第四功率开关管和所述第七功率开关管开通，所述第三功率开关管、所述第五功率开关管、所述第六功率开关管和所述第八功率开关管断开，所述进网电流可以双向流动；
[0019]所述升压模式的模态五的逆变网络的输出电压等于负二倍的输入电压，所述第四功率开关管、所述第五功率开关管和所述第七功率开关管开通，所述第一功率开关管、所述第二功率开关管、所述第三功率开关管、所述第六功率开关管和所述第八功率开关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双模式共地型五电平并网逆变电路，其特征在于，包括：直流源、逆变网络、交流滤波器以及交流源；所述直流源的正极与所述逆变网络的输入端电性连接，所述逆变网络的输出端与所述交流滤波器的输入端电性连接，所述交流滤波器的输出端与所述交流源的一端电性连接，所述交流源的另一端接地；所述直流源的负极、所述逆变网络的接地端和所述交流滤波器的接地端均接地，所述直流源两端的电压为输入电压，所述交流源两端的电压为电网电压，所述交流源上的电流为进网电流；所述逆变网络包括第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管、第五功率开关管、第六功率开关管、第七功率开关管、第八功率开关管、第一电容和第二电容；所述第一功率开关管的漏极、所述第三功率开关管的源极、所述第五功率开关管的源极以及所述第六功率开关管的漏极同时与所述第一电容的正极电性连接；所述第二功率开关管的一端和所述第四功率开关管的源极同时与所述第一电容的负极电性连接；所述第三功率开关管的源极和所述第四功率开关管的漏极同时与所述第二电容的正极电性连接，所述第七功率开关管的源极和所述第八功率开关管的源极同时与第二电容的负极电性连接，所述第六功率开关管的源极与第七功率开关管的漏极电信连接；所述第一功率开关管的漏极作为所述逆变网络的输入端，所述第六功率开关管的源极和所述第八功率开关管的漏极均为所述逆变网络的输出端，所述第二功率开关管的另一端、所述第五功率开关管的源极和所述第八功率开关管的漏极均为所述逆变网络的接地端。2.根据权利要求1所述的一种双模式共地型五电平并网逆变电路,其特征在于，所述第三功率开关管、所述第四功率开关管、所述第五功率开关管、所述第六功率开关管、所述第七功率开关管和所述第八功率开关管的漏极均由功率晶体管的漏极或集电极反并二极管的阴极相连构成；所述第三功率开关管、所述第四功率开关管、所述第五功率开关管、所述第六功率开关管、所述第七功率开关管和所述第八功率开关管的源极由所述功率晶体管的源极或发射极与所述反并二极管的阳极相连构成；所述第一功率开关管由两个功率开关管通过源极连接阳极的连接方式串联构成，或由两个功率开关管通过源极连接源极的连接方式串联构成；所述第二功率开关管含有反并二极管，且所述第二功率开关管由两个功率开关管通过阳极连接阳极的连接方式串联构成。3.根据权利要求1所述的一种双模式共地型五电平并网逆变电路,其特征在于，所述交流滤波器包括滤波电感和滤波电容，所述滤波电感的一端为所述交流滤波网络的输入端，所述滤波电感的另一端与所述滤波电容的正极相连，所述滤波电感与所述滤波电容的相连的节点连接所述交流滤波器的输出端，所述滤波电容的负极为所述交流滤波器的接地端。4.权利要求1至3任意一项所述的一种双模式共地型五电平并网逆变电路的调制策略，其特征在于，所述双模式共地型五电平逆变电路的功率开关管驱动信号是由调制波和载波比较生成的，所述调制波为工频，所述载波为高频，与调制产生驱动信号来控制功率开关管的切换方式，来完成所述逆变网络的状态切换，实现所述直流源与所述交流源的能量交换所述逆变电路在升压模式下有五种工作模态，开关频率刻度的工作模态包括模态一、
模态二、模态三、模态四、模态五，模态一为t3‑
t4时段的工作模态，模态二为t4‑
t5时段的工作模态，模态三为t1‑
t2时段的工作模态，模态四为t6‑
t7时段的工作模态，模态五为t7‑
t8时段的工作模态；所述逆变电路在降压模式下有五种工作模态，所述开关频率刻度的工作模态包括模态六、模态七、模态八、模态九、模态十，模态六为t3'
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【专利技术属性】
技术研发人员：齐革军，牛晨晖，杭兆峰，郑枫，杨立华，刘溟江，谢伟华，顾健威，肖华锋，刘贇，
申请(专利权)人：东南大学华能国际电力江苏能源开发有限公司华能国际电力江苏能源开发有限公司清洁能源分公司，
类型：发明
国别省市：