[发明专利]飞跨电容五电平逆变器、移相控制方法和新能源发电系统

说明书

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，涉及一种飞跨电容五电平逆变器及其采用的移相控制方法和基于它的新能源发电系统，可以应用于太阳能发电、风力发电等新能源发电行业。

背景技术

由于常规能源的有限性以及环境问题的日益突出,使得以环保和可再生为特征的新能源越来越得到各国的重视。逆变器作为新能源与电网或负载的接口，其性能直接影响新能源发电系统的性能。按照输出电平来说，逆变器通常可分为两电平逆变器和多电平逆变器。

目前，对于单相光伏逆变器的结构是H4、H5、H6等拓扑结构，这些结构由于结构简单等优点在光伏发电系统得到了广泛的应用。但这些拓扑结构逆变器输出的电平数为2个，即为两电平逆变器，其存在逆变器输出滤波电感大和需要较高的开关频率等不足。

与传统的两电平逆变器相比，多电平逆变器由于输出具有更低的谐波含量、更高的输出波形质量、开关器件承受的耐压应力减小而寿命延长，因而在可再生能源发电方面得到了广泛的应用。

例如在申请号为201410126713.2的发明专利《一种飞跨电容型三电平逆变装置的控制方法》中，公开了应用改进载波层叠PWM方法的飞跨电容型三电平逆变装置的控制方法，得出逆变器控制所需的“1”、“0”、“‐1”状态，利用飞跨电容开关状态冗余特性，增加零电平向量选择环节来实现飞跨电容型三电平逆变装置的控制，其为三电平逆变装置，输出电平数量较少。而在申请号为201120262122.X的实用新型专利《飞跨电容式五电平光伏逆变器》中公开了一种飞跨电容式五电平光伏逆变器，每一相由8个电力电子开关管和5个钳位电容构成，逆变器每相桥臂输出五个电平，提高整个太阳能发电系统发电效率高，注入电网的谐波小，但其在性能和效率方面仍具有提升空间。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够进一步提高逆变性能和效率的飞跨电容五电平逆变器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种飞跨电容五电平逆变器，用于连接新能源发电装置和电网，所述飞跨电容五电平逆变器包括16个高频MOSFET管和6个飞跨电容；

16个所述高频MOSFET管均分为两组，每组的8个所述高频MOSFET管通过源极和漏极相串联而构成一条桥臂，两条桥臂均连接于所述新能源发电装置所连接的直流母线的两端；

第1条所述桥臂中：第1个所述高频MOSFET管与第2个所述高频MOSFET管之间构成Pa1节点，第2个所述高频MOSFET管与第3个所述高频MOSFET管之间构成Pa2节点，第3个所述高频MOSFET管和第4个所述高频MOSFET管之间构成Pa3节点，第4个所述高频MOSFET管与第5个所述高频MOSFET管之间构成A节点，第5个所述高频MOSFET管与第6个所述高频MOSFET管之间构成Na3节点，第6个所述高频MOSFET管与第7个所述高频MOSFET管之间构成Na2节点，第7个所述高频MOSFET管与第8个所述高频MOSFET管之间构成Na1节点；

第2条所述桥臂中：第1个所述高频MOSFET管与第2个所述高频MOSFET管之间构成Pb1节点，第2个所述高频MOSFET管与第3个所述高频MOSFET管之间构成Pb2节点，第3个所述高频MOSFET管和第4个所述高频MOSFET管之间构成Pb3节点，第4个所述高频MOSFET管与第5个所述高频MOSFET管之间构成D节点，第5个所述高频MOSFET管与第6个所述高频MOSFET管之间构成Nb3节点，第6个所述高频MOSFET管与第7个所述高频MOSFET管之间构成Nb2节点，第7个所述高频MOSFET管与第8个所述高频MOSFET管之间构成Nb1节点；

第1个所述飞跨电容连接于所述Pa1节点与所述Na1节点之间，第2个所述飞跨电容连接于所述Pa2节点与所述Na2节点之间，第3个所述飞跨电容连接于所述Pa3节点与所述Na3节点之间；第4个所述飞跨电容连接于所述Pb1节点与所述Nb1节点之间，第5个所述飞跨电容连接于所述Pb2节点与所述Nb2节点之间，第6个所述飞跨电容连接于所述Pb3节点与所述Nb3节点之间；

所述A节点和所述D节点构成所述飞跨电容五电平逆变器的输出端而与所述电网相连接。