[实用新型]一种三相谐振极光伏逆变器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种三相谐振极光伏逆变器，属于电力电子变换与智能电网领域。

背景技术

太阳能的利用是缓解全球能源紧缺与环境污染问题的重要途径，光伏发电就是近年来研究的热点之一。采用目前成熟的电力电子变流技术可将太阳能转换成电能，进而实现电压变换与功率控制。

随着电力电子技术的发展和软开关技术在直流变换器领域应用的成功，人们对软开关技术在逆变器方面的应用表现出了浓厚的兴趣。在涉及传统硬开关逆变器所带来的诸多问题时都把解决办法投向了软开关，如：低的开关频率，高开关损耗，开关瞬时严重的电流电压尖峰，对环境的电磁干扰和音频噪声。D.M.Divan率先提出谐振直流环节逆变器，开创了谐振逆变器的研究，但是这个电路有大的电压应力、谐振不可控、只能应用离散脉冲控制等缺点。接着出现了各种改进的有源箝位谐振直流环节逆变器、并联谐振直流环节逆变器，虽然解决了谐振直流环节逆变器的缺点，但由于谐振直流环节逆变器本身具有很强的耦合性，当1个开关管需要零电压条件时，整个母线电压必须谐振到零，这样母线电压出现很多过零凹槽，既影响了谐振频率的进一步提高，又减少了直流电压的利用率。因此人们又把目光关注到谐振极逆变器上，有代表性的电路有辅助谐振变换极逆变器、三角形或星型谐振吸收逆变器、耦合电感逆变器、变压器辅助逆变器等。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型公开了一种三相谐振极光伏逆变器，它可以实现逆变器开关器件的零电压开通，辅助开关管的零电流开通，谐振电路功率小，每相辅助谐振电路使用1个双向开关单元，谐振电感与谐振电容较小，1个箝位二极管实现了具有低电压应力，体积小，三相零电压谐振电路独立可控且易于应用各种控制策略。

本实用新型的技术方案为：一种三相谐振极光伏逆变器，包括光伏阵列、Boost升压电路、直流侧储能电容C、a相零电压逆变电路、b相零电压逆变电路、c相零电压逆变电路、三相负载；Boost升压电路包括光伏侧储能电容C₀、Boost升压电感L₀、Boost升压电路开关器件S₀、Boost升压电路二极管VD₀，光伏阵列与光伏侧储能电容C₀并联连接，光伏阵列输出正极与Boost升压电感L₀相连，Boost升压电感L₀另一端与Boost升压电路开关器件S₀的集电极、Boost升压电路二极管VD₀的阳极相连，Boost升压电路二极管VD₀的阴极与直流侧储能电容C的一端相连，直流侧储能电容C的另一端与Boost升压电路开关器件S₀的发射极、光伏阵列输出负极相连；a相零电压逆变电路中，开关器件S₁的集电极与Boost升压电路二极管VD₀的阴极相连，开关器件S₁的发射极与反并联二极管D₁的阳极相连，反并联二极管D₁的阴极与主开关器件S₁的集电极相连，开关器件S₁的集电极和发射极之间并联有缓冲电容C₁，开关器件S₁的发射极与辅助开关器件S_r1的集电极相连，辅助开关器件S_r1的发射极与辅助开关器件S_r2的发射极相连，辅助开关器件S_r1的集电极与反并联二极管D_r1的阴极相连，辅助开关器件S_r1的发射极与反并联二极管D_r1的阳极相连，辅助开关器件S_r2的发射极与反并联二极管D_r2的阳极相连，辅助开关器件S_r2的集电极与反并联二极管D_r2的阴极相连，辅助开关器件S_r2的集电极与谐振电感L_ra的一端相连，谐振电感L_ra的另一端与谐振电容C_ra的一端和钳位二极管D_a的阳极相连，谐振电容C_ra的另一端与光伏阵列输出负极相连，钳位二极管D_a的阴极与Boost升压电路二极管VD₀的阴极相连，开关器件S₁的发射极与开关器件S₂的集电极相连，开关器件S₂的发射极与反并联二极管D₂的阳极相连，反并联二极管D₂的阴极与开关器件S₂的集电极相连，开关器件S₂的集电极和发射极之间并联有缓冲电容C₂，开关器件S₂的发射极与光伏阵列输出负极相连；b相零电压逆变电路中，开关器件S₃的集电极与Boost升压电路二极管VD₀的阴极相连，开关器件S₃的发射极与反并联二极管D₃的阳极相连，反并联二极管D₃的阴极与开关器件S₃的集电极相连，开关器件S₃的集电极和发射极之间并联有缓冲电容C₃，开关器件S₃的发射极与辅助开关器件S_r3的集电极相连，辅助开关器件S_r3的发射极与辅助开关器件S_r4的发射极相连，辅助开关器件S_r3的集电极与反并联二极管D_r3的阴极相连，辅助开关器件S_r3的发射极与反并联二极管D_r3的阳极相连，辅助开关器件S_r4的发射极与反并联二极管D_r4的阳极相连，辅助开关器件S_r4的集电极与反并联二极管D_r4的阴极相连，辅助开关器件S_r4的集电极与谐振电感L_rb的一端相连，谐振电感L_rb的另一端与谐振电容C_rb的一端和钳位二极管D_b的阳极相连，谐振电容C_rb的另一端与光伏阵列输出负极相连，钳位二极管D_b的阴极与Boost升压电路二极管VD₀的阴极相连，开关器件S₃的发射极与开关器件S₄的集电极相连，开关器件S₄的发射极与反并联二极管D₄的阳极相连，反并联二极管D₄的阴极与开关器件S₄的集电极相连，开关器件S₄的集电极和发射极之间并联有缓冲电容C₄，开关器件S₄的发射极与光伏阵列输出负极相连；c相零电压逆变电路中，开关器件S₅的集电极与Boost升压电路二极管VD₀的阴极相连，开关器件S₅的发射极与反并联二极管D₅的阳极相连，反并联二极管D₅的阴极与开关器件S₅的集电极相连，开关器件S₅的集电极和发射极之间并联有缓冲电容C₅，开关器件S₅的发射极与辅助开关器件S_r5的集电极相连，辅助开关器件S_r5的发射极与辅助开关器件S_r6的发射极相连，辅助开关器件S_r5的集电极与反并联二极管D_r5的阴极相连，辅助开关器件S_r5的发射极与反并联二极管D_r5的阳极相连，辅助开关器件S_r6的发射极与反并联二极管D_r6的阳极相连，辅助开关器件S_r6的集电极与反并联二极管D_r6的阴极相连，辅助开关器件S_r6的集电极与谐振电感L_rc的一端相连，谐振电感L_rc的另一端与谐振电容C_rc的一端和钳位二极管D_c的阳极相连，谐振电容C_rc的另一端与光伏阵列输出负极相连，钳位二极管D_c的阴极与Boost升压电路二极管VD₀的阴极相连，开关器件S₅的发射极与开关器件S₆的集电极相连，开关器件S₆的发射极与反并联二极管D₆的阳极相连，反并联二极管D₆的阴极与开关器件S₆的集电极相连，开关器件S₆的集电极和发射极之间并联有缓冲电容C₆，开关器件S₆的发射极与光伏阵列输出负极相连；分别由a相零电压逆变电路中开关器件S₂的集电极、b相零电压逆变电路中开关器件S₄的集电极、c相零电压逆变电路中开关器件S₆的集电极引出a、b、c三相输出端作为三相谐振极光伏逆变器的输出端，并和三相负载相连。