一种钳位型六电平光储一体化变流器及其控制方法技术

一种钳位型六电平光储一体化变流器，包括直流电压源V

【技术实现步骤摘要】
一种钳位型六电平光储一体化变流器及其控制方法


[0001]本专利技术属于电力电子
，具体涉及一种钳位型六电平光储一体化变流器及其控制方法。

技术介绍

[0002]由于传统化石燃料存在资源短缺以及环境污染两大关键制约因素，其发展受到了极大的限制，可再生能源尤其是光伏发电越来越受到青睐。然而，光伏发电时光伏板与地面之间的杂散电容上的电压会发生波动，导致产生大的泄漏电流，使得易触及的导电部位电压上升，造成不必要的跳闸，同时泄漏电流还会使电网产生一个有噪声的直流偏移。降低泄漏电流是光伏系统推广和应用中面临的重大难题。
[0003]为缓解泄漏电流对系统的影响，可以通过控制共模电压幅值维持恒定达到降低泄漏电流的目的。当控制注入功率保持较低值时，共模电压在任何负载特性下都是恒定的，但此时输出电压无法满足电网电压的要求。单极PWM调制可以减小同时减小滤波器尺寸以及功率损耗，但会使共模电压随开关频率变化。当采用HERIC拓扑时可通双向开关在交流侧产生零电压电平，降低功率损耗、泄漏电流、提高可靠性，但其存在无法控制无功功率的缺点。因此需要设计一种新型变流器来解决上述问题。

技术实现思路

[0004]为克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种钳位型六电平光储一体化变流器及其控制方法，能够降低泄漏电流，减小电网电流的总谐波失真，具有尺寸小、成本低、效率高的特点。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种钳位型六电平光储一体化变流器，包括直流电压源V<br/>dc
、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、双向功率开关管S5、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、励磁电感L
f
、电网电压源V
g
、输出电压V
out
；
[0007]所述的直流电压源V
dc
的正极与第一电容C1的正极连接，负极与第二电容C2的负极连接；第一功率开关管S1的源极与第二功率开关管S2的漏极和第三电容C3的负极均连接；第一功率开关管S1的漏极与第一二极管D1的正极和第一电容C1的正极均连接；第二功率开关管S2的源极与第二二极管D2的负极和第二电容C2的负极均连接；第三功率开关管S3的源极与第四功率开关管S4的漏极连接；第三功率开关管S3的漏极与第一二极管D1的负极和第三电容C3的正极均连接；第四功率开关管S4的源极与第二二极管D2的正极和第四电容C4的负极均连接；双向功率开关管S5一端与第一电容C1的负极和第二电容C2的正极均连接，另一端与第一功率开关管S1的源极和第二功率开关管S2的漏极均连接；第一电容C1的负极与地连接；第四电容C4的正极与第二功率开关管S2的漏极和第三电容C3的负极均连接；励磁电感L
f
一端与第三功率开关管S3的源极和第四功率开关管S4的漏极均连接，另一端与电网电压源V
g
的一端连接；电网电压源V
g
的另一端与地连接。
[0008]所述的第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管、双向功率开关管均为型号为SPW47N60C3的场效应管；
[0009]所述的第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管、双向功率开关管均设有并联连接的二极管。
[0010]所述的第一二极管、第二二极管的型号均为RURP3060。
[0011]所述的第一电容、第二电容耐压值均为200V，容值均为1000μF。
[0012]所述的第三电容、第四电容耐压值均为350V，容值均为1000μF。
[0013]所述的励磁电感感值均为3mH。
[0014]所述的电网电压源频率为50Hz。
[0015]所述的第一电容、第二电容作为钳位电容，当处于充电状态时电容两端电压均达到0.5V
dc
。
[0016]还包括PWM驱动器，PWM脉冲通过基于滤波器的锁相环系统产生。
[0017]利用一种钳位型六电平光储一体化变流器的控制方法，包括以下步骤：
[0018]S1：第二功率开关管S2、第三功率开关管S3均处于导通状态，第一功率开关管S1、第四功率开关管S4、双向功率开关管S5均处于关断状态；此工作模式下直流电压源V
dc
向第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3充电，第三电容C3两端电压被充电到V
dc
；第四电容C4上无电流流通；第一二极管D1正向偏置处于导通状态，第二二极管D2反向偏置处于截止状态；第一电容C1向电网电压V
g
供电；第一功率开关管S1两端电压双向功率开关管S5两端电压输出电压
[0019]S2：第三功率开关管S3、双向功率开关管S5均处于导通状态，第一功率开关管S1、第二功率开关管S2、第四功率开关管S4均处于关断状态；此工作模式下直流电压源V
dc
向第一电容C1、第二电容C2充电，第三电容C3两端电压仍然维持在V
dc
；第四电容C4上无电流流通；第一二极管D1、第二二极管D2均反向偏置处于截止状态；第三电容C3向电网电压V
g
供电；第一功率开关管S1两端电压第二功率开关管S2两端电压输出电压
[0020]S3：第一功率开关管S1、第三功率开关管S3均处于导通状态，第二功率开关管S2、第四功率开关管S4、双向功率开关管S5均处于关断状态；此工作模式下直流电压源V
dc
向第一电容C1、第二电容C2、第四电容C4充电，第三电容C3两端电压仍然维持在V
dc
；第一二极管D1反向偏置处于截止状态，第二二极管D2正向偏置处于导通状态，；第一电容C1和第三电容C3共同向电网电压V
g
供电；第二功率开关管S2两端电压第四功率开关管S4两端电压双向功率开关管S5两端电压输出电压
[0021]S4：第一功率开关管S1、第四功率开关管S4均处于导通状态，第二功率开关管S2、第三功率开关管S3、双向功率开关管S5均处于关断状态；此工作模式下直流电压源V
dc
向第一电容C1、第二电容C2、第四电容C4充电，第四电容C4两端电压被充电到V
dc
；第三电容C3上无电
流流通；第一二极管D1反向偏置处于截止状态，第二二极管D2正向偏置处于导通状态；第二电容C2向电网电压V
g
供电；第二功率开关管S2两端电压双向功率开关管S5两端电压输出电压
[0022]S5：第四功率开关管S4、双向功率开关管S5均处于导通状态，第一功率开关管S1、第二功率开关管S2、第三功率开关管S3均处于关断状态；此工作模式下直流电压源V
dc
向第一电容C1、第二电容C2充电，第四电容C4两端电压仍然维持在V
dc
；第三电容C3上无本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钳位型六电平光储一体化变流器，包括直流电压源V
dc
、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、双向功率开关管S5、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、励磁电感L
f
、电网电压源V
g
、输出电压V
out
；所述的直流电压源V
dc
的正极与第一电容C1的正极连接，负极与第二电容C2的负极连接；第一功率开关管S1的源极与第二功率开关管S2的漏极和第三电容C3的负极均连接；第一功率开关管S1的漏极与第一二极管D1的正极和第一电容C1的正极均连接；第二功率开关管S2的源极与第二二极管D2的负极和第二电容C2的负极均连接；第三功率开关管S3的源极与第四功率开关管S4的漏极连接；第三功率开关管S3的漏极与第一二极管D1的负极和第三电容C3的正极均连接；第四功率开关管S4的源极与第二二极管D2的正极和第四电容C4的负极均连接；双向功率开关管S5一端与第一电容C1的负极和第二电容C2的正极均连接，另一端与第一功率开关管S1的源极和第二功率开关管S2的漏极均连接；第一电容C1的负极与地连接；第四电容C4的正极与第二功率开关管S2的漏极和第三电容C3的负极均连接；励磁电感L
f
一端与第三功率开关管S3的源极和第四功率开关管S4的漏极均连接，另一端与电网电压源V
g
的一端连接；电网电压源V
g
的另一端与地连接。2.根据权利要求1所述的一种钳位型六电平光储一体化变流器，其特征在于，所述的第一功率开关管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、双向功率开关管S5均为型号为SPW47N60C3的场效应管；所述的第一功率开关管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、双向功率开关管S5均设有并联连接的二极管。3.根据权利要求1所述的一种钳位型六电平光储一体化变流器，其特征在于，所述的第一二极管D1、第二二极管D2的型号均为RURP3060。4.根据权利要求1所述的一种钳位型六电平光储一体化变流器，其特征在于，所述的第一电容C1、第二电容C2耐压值均为200V，容值均为1000μF。5.根据权利要求1所述的一种钳位型六电平光储一体化变流器，其特征在于，所述的第三电容C3、第四电容C4耐压值均为350V，容值均为1000μF。6.根据权利要求1所述的一种钳位型六电平光储一体化变流器，其特征在于，所述的励磁电感L
f
感值均为3mH。7.根据权利要求1所述的一种钳位型六电平光储一体化变流器，其特征在于，所述的电网电压源V
g
频率为50Hz。8.根据权利要求1所述的一种钳位型六电平光储一体化变流器，其特征在于，所述的第一电容C1、第二电容C2作为钳位电容，当处于充电状态时电容两端电压均达到0.5V
dc
。9.根据权利要求1所述的一种钳位型六电平光储一体化变流器，其特征在于，还包括PWM驱动器，PWM脉冲通过基于滤波器的锁相环系统产生。10.利用权利要求1所述的一种钳位型六电平光储一体化变流器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：第二功率开关管S2、第三功率开关管S3均处于导通状态，第一功率开关管S1、第四功率开关管S4、双向功率开关管S5均处于关断状态；此工作...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈景文，温梓萱，王媛，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：