[发明专利]Z源网络有源中点钳位五电平光伏并网逆变系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种Z源网络有源中点钳位五电平光伏并网逆变系统。

背景技术

随着能源危机和环境问题日益严重，可再生能源发电技术受到了越来越多的关注和研究。逆变器作为可再生能源发电与电网或负载接口，是整个可再生能源发电系统核心装置，其性能影响整个可再生能源发电系统。

多电平逆变器与普通两电平逆变器相比，具有电力电子器件电压应力低、电压变化率(du/dt)低、逆变器输出谐波小、逆变器效率高以及逆变共模电压小等优点。因此，多电平逆变器在可再生能源发电中得到了广泛的应用。对于电压型光伏并网逆变器，逆变器桥臂上、下电力电子开关管不能同时导通(直通)，否则会发生短路，损坏逆变器。因此，为了防止逆变器电力电子开关管直通，逆变器桥臂上、下电力电子开关管信号之间加入死区时间，但死区时间的加入会影响逆变器输出波形质量。

对于光伏并网逆变器，一般可分为直流/直流变换、直流/交流变换。直流/直流变换实现光伏阵列的最大功率跟踪，而直流/交流变换实现光伏并网逆变器有功功率、无功功率控制等。光伏并网逆变器中常用的直流/直流变换器为BOOST升压变换器。

Z源网络逆变器，和传统的逆变器相比，具有以下优点：(1)实现直流侧输入电压的升高和降低；(2)直流/直流变换器无需电力电子开关管，提高逆变器效率；(3)允许桥臂直通，逆变器无需要死区补偿，系统可靠性大大提高。

目前，对于商用单相光伏并网逆变器，一般直流/直流变换器采用BOOST升压电路来实现最在功率跟踪。而直流/交流变换器采用两电平电压型逆变器。为了满足并网逆变器输出电流并网标准(额定负载并网逆变器输出电流总谐波小于4％)，直流/交流变换器的滤波电感选比较大(一般大于2mH)，同时，并网逆变器的开关频率选择比较高(一般大于15k)。可见，现有技术中的光伏并网系统，并未出现一种结合了Z源网络逆变器、多电平逆变系统的优点的产品出现。

发明内容

本发明的目的是提供一种结合多种逆变系统的优点，从而具有较佳性能的Z源网络有源中点钳位五电平光伏并网逆变系统。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种Z源网络有源中点钳位五电平光伏并网逆变系统，所述Z源网络有源中点钳位五电平光伏并网逆变系统包括与光伏电池板所连接的直流母线相连接的Z源网络、与所述Z源网络相连接的有源中点钳位五电平逆变器，所述有源中点钳位五电平逆变器的输出端经滤波电感而与电网相连接。

优选的，所述Z源网络包括两个等值的电感和两个等值的电容，两个所述的电感分别为第一电感和第二电感；所述电感的两端分别为其a端和b端，所述第一电感的a端与所述直流母线的正极相连接，所述第一电感的b端与所述有源中点钳位五电平逆变器相连接，所述第二电感的a端与所述直流母线的负极相连接，所述第二电感的b端与所述有源中点钳位五电平逆变器相连接；一个所述电容的两端分别连接在所述第一电感的a端和所述第二电感的b端之间，另一个所述电容的两端分别连接在所述第一电感的b端和所述第二电感的a端之间。

优选的，所述有源中点钳位五电平逆变器包括第一电力电子开关管、第二电力电子开关管、第三电力电子开关管、第四电力电子开关管、第五电力电子开关管、第六电力电子开关管、第一电力二极管、第二电力二极管、钳位电容；

所述第一电力电子开关管、所述第二电力电子开关管、所述第三电力电子开关管、所述第四电力电子开关管依次串联并连接在所述第一电感的b端和所述第二电感的b端之间，所述第一电力二极管与所述第五电力电子开关管相串联构成第一桥臂，所述第二电力二极管与所述第六电力电子开关管相串联构成第二桥臂，所述第一桥臂连接于所述直流母线的中性点与所述第一电力电子开关管和所述第二电力电子开关管的共同端之间，所述第二桥臂连接于所述直流母线的中性点与所述第三电力电子开关管和所述第四电力电子开关管的共同端之间，所述钳位电容连接于所述第一电力电子开关管和所述第二电力电子开关管的共同端与所述第三电力电子开关管和所述第四电力电子开关管的共同端之间。

优选的，所述第一电力电子开关管包括采用相同驱动信号且串联的开关管S11、开关管S12；所述第四电力电子开关管包括采用相同驱动信号且串联的开关管S41、开关管S42。

优选的，所述第一电力电子开关管、所述第二电力电子开关管、所述第三电力电子开关管、得到第四电力电子开关管均具有反并联二极管。