[发明专利]逆变器及其在三相系统中的应用电路

说明书

技术领域

本发明实施例涉及逆变器及其应用电路，具体是无变压器型光伏并网逆变器及其在三相系统中的应用电路。

背景技术

根据逆变器应用场合和控制方式的不同可分为离网型逆变器和并网型逆变器，在并网型逆变器中根据是否带有变压器又可分为变压器隔离型逆变器和无变压器型逆变器。无变压器型逆变器由于系统结构简单，效率高，体积小，成本低等诸多优点，得到了快速的发展。已经成为光伏中小功率的主流。

现有常用的无变压器型逆变器为H4拓扑，也就是由4个开关器件构成的H桥电路，如图1所示，该光伏逆变器使用开关器件46、48、50、52组成H桥电路24，将PV阵列12的变化的DC电压转化为电网14需要的固定频率AC电压，并使用DC链路16来实现中间的能量存储级，具体的，逆变器首先将不稳定的PV阵列12的DC电压18经由升压变换器变换为大于电网电压的稳定的DC电压20，随后将稳定的DC电压20经由H桥电路24变换为可被并网入电网14内的电流22，开关器件46、48、50、52在高频下进行开关动作。升压变换器由电感、二极管、及一个开关器件44组成。

但是无变压器型逆变器由于不能实现直流输入源和交流负载间的电气隔离，漏电流问题是其可靠性的关键指标之一。漏电流是由同时存在于电网侧零线与火线上的共模干扰引起的，理论上，当共模电压为一常量时，即可消除共模电流。

传统的H4拓扑采用双极性调制时，共模电压可以始终为一常量，可以很好的抑制漏电流，但是，采用双极性调制时，每次换流时都会有两组开关器件参与换流，开关损耗增加，另外，电网电流在过零点时出现较大纹波，若要保证较高的输出电流质量，必须加入大滤波电感，这使得逆变器的效率降低。为获得较高的效率，常采用单极性调制策略，而单极性虽然克服了开关损耗大及输出波形差的缺点，但在运行中，会存在以开关频率变化的共模电压，引起漏电流。因此，传统的H4拓扑已不能同时兼顾漏电流和高效率两个问题。

为消除单极性SPWM调制产生的高频共模电压，必须使得续流阶段的续流回路嵌位在直流电源电压的一半，达到消除共模电压的目的。

多电平相对于两电平在效率方面有较大的优势也已获得较大的关注，非隔离型逆变器中应用三电平技术，漏电流问题是个急迫的问题，现有专利EP2053732A2实现了五个电平的输出，如图2所示，为专利EP2053732A2公开的一种拓扑结构，但该类拓扑由于没有中间电平工作时的无功流通路径，电流过零处产生较大的共模电压。且为限制电流单相流动，多用了两个二极管器件D11、D12。

中国专利申请CN101814856A公开了一种非隔离光伏并网逆变器及其开关控制时序，如图3所示，包括分压电容支路1、筘位支路2以及全桥基本单元3；分压电容支路1包括电容Cdc1、电容Cdc2；筘位支路2包括开关管S1、开关管S2；全桥基本单元3包括开关管S3、开关管S4、开关管S5、开关管S6，其在全桥电路的基础上加入两支可控开关管S1、S2和分压电容Cdc1、Cdc2构成双向筘位支路，并配合开关时序可以实现续流阶段时续流回路电位处于二分之一的电池电压，从而消除非隔离并网逆变器的漏电流；并保证了功率传输阶段输出电流仅流经3支开关管，有效降低了导通损耗。该逆变器实际还是工作在三电平，并且如果要保证达到专利中所述的续流回路电位处于二分之一的电池电压，两个电容之间的中点电位一定要保证为二分之一的电池电压，这种中点平衡控制在实际操作中是困难的，需要通过复杂的控制方法。

综上，为保证高效率采用五电平输出，同时保证高效率和减小漏电流是一个急迫的问题。

发明内容

本发明实施例要解决的技术问题在于提供四种新的单相五电平拓扑逆变器，以达到减小漏电流同时保证逆变器高效率的目的，本发明实施例并同时提供了逆变器在三相系统中的应用电路。