[发明专利]一种三相四线制三电平光伏并网逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及一种逆变器的电路拓扑结构。 

背景技术

随着人们生活水平的提高和社会的技术进步，电能成为人们日常生活中必须依赖的能源。然而煤、石油等一次能源日渐减少，而且人们在应用他们的同时，也对环境造成巨大的污染。解决能源问题的根本办法是开发环保型的可再生能源，其中太阳能发电就是其中重要的发展方向。 

太阳能发电领域，光伏并网逆变器是核心设备，它在系统内实现将太阳能板发出的直流电能逆变成与电网一致的交流电能并入电网中。它一方面是发电设备，同时也是电气系统中非常重要的用电电气设备。出于安全的考虑，目前供电系统大都是TN-S型电气系统，要求在用户侧的零线与地线是分立的两根线，电气设备外壳等不带电部分必须可靠接地，同时避免隐形电气事故。从电气安全的角度来说，逆变器也需要采取三相四线制接线方式。 

目前常用的三相逆变器总体来说有两大类：两电平和多电平（以三电平常见）。而二电平逆变器要实现三相四线制接线有两种方式：一是三桥臂、由母线电容电压分裂引出中性线；二是采用三相四桥臂结构，多用二个开关管构建第四个桥臂，由它引出中性线，并模拟中性点电压输出。第一种方法使得直流母线电压利用率降低，第二种三电平方法多用两只开关管成本提高，但能够提高直流母线电压利用率而应用越来越广泛。 

二极管箝位式电压型三电平逆变器拓扑结构如图1，其有如下不足： 

1.元器件数量较多。每相桥臂有4个大功率器件的开关管和2个高电压的反并联二极管。元器件较多，稳定性有待提高。

2.损耗相对较大。每相有4个开关管，每次开通关断时，都有2个开关管有损耗。每个周期内损耗叠加会较大。 

3.成本相对较高。元器件数量较多，成本较大。 

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种三相四线制三电平光伏并网逆变器，以达到能兼顾工作稳定性、损耗和成本的目的。为此，本发明采取以下技术方案。 

一种三相四线制三电平光伏并网逆变器， 包括升压电路、三电平逆变电路、滤波电路及控制器，其特征在于：所述的三电平逆变电路包括并联在直流母线两端的电容电路和三相桥臂，每相桥臂的中点引出A、B、C三根相线，电容电路的中点引出中性线；A、B、C三根相线及中性线经过滤波电路后接入三相电网；所述的电容电路包括第一电容、第二电容，第一电容、第二电容串联后跨接在直流母线两端；所述的三相桥臂包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管，第一、第四开关管串联后跨接在直流母线两端，第一开关管与第四开关管的连接点和第一电容与第二电容的连接点之间设第三开关管、第二开关管；每一开关管的源极和漏极之间并联一正极与漏极相连的二极管。 

作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明还包括以下附加技术特征。 

所述的电容电路由第一电容、第二电容组成；三相桥臂的每相桥臂由第一、第二、第三、第四开关管及分别与第一、第二、第三、第四开关管并联的第一、第二、第三、第四二极管组成；第一开关管的源极及第一电容正极与直流母线正极相连，第一开关管的漏极、第四开关管的源极、第三开关管的源极相连，第四开关管的漏极及第二电容的负极与直流母线负极相连，第三开关管的漏极与第二开关管的漏极相连，第二开关管的源极、第一电容的负极、第二电容的正极相连。 

滤波电路包括四组滤波支路分别与A、B、C三根相线及中性线相连，每组滤波支路包括电阻、与电阻串联的电感。 

所述的升压电路包括滤波电容、滤波电感、第五开关管、第六二极管及第五二极管，滤波电容的两端分别与输入源正、负极连接，所述的滤波电感一端与正极连接，另一端与第六二极管的正极、开关管的源极连接，开关管的漏极与输入源负极连接，开关管的源极和漏极之间并联正极与漏极相连的第五二极管，第六二极管的负极连接三电平逆变电路的输入端。 

有益效果：本技术方案，元器件少，在每一个桥臂上，设2个续流二极管器件，成本低，稳定性好，效率大，在一个周期内每个桥臂的导通损耗低。 

附图说明

图1是现有逆变器原理结构图。 

图2是本发明原理结构图； 

图3是本发明与NPC拓扑结构逆变器的效率比较图。