[发明专利]一种十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器拓扑结构

说明书

本发明涉及一种十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器拓扑结构，包括三相六开关管、三相输出滤波器、三相负载和三相箝位电路，三相箝位电路包括第一、第二、第三直流电容以及上、下直流开关管和上、下箝位开关管，第一直流电容的正极、上直流开关管的漏极分别与太阳能电池的正极相连，第三直流电容的负极、下直流开关管的源极分别与太阳能电池的负极相连，上箝位开关管的源极分别与第一直流电容的负极、第二直流电容的正极相连，下箝位开关管的漏极分别与第二直流电容的负极、第三直流电容的正极相连，上直流开关管的源极与上箝位开关管的漏极相连，下直流开关管的漏极与下箝位开关管的源极相连。本发明的优点是有效抑制共模漏电流和对地漏电流。

技术领域

本发明涉及一种十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器拓扑结构，属于电力电子直流—交流变换技术领域。

背景技术

光伏逆变器要求转换效率高、成本低，能够承受光伏电池输出电压波动大的不良影响，而且其交流输出也要满足较高的电能质量。光伏逆变器按照是否带有隔离变压器可以分为隔离型和非隔离型。隔离型光伏逆变器实现了电网和电池板的电气隔离，保障了人身和设备安全，但其体积大，价格高，系统变换效率较低。非隔离型光伏逆变器的结构不含变压器，因此具有高效、成本低、体积小等优点，被广泛应用于并网配电系统中，但同时它也因缺少电气隔离而带来一定危害。变压器的移除使得输入输出之间存在电气连接，由于电池板对地电容的存在，逆变器工作时会产生共模漏电流。漏电流的存在会增加逆变器输出电流谐波含量，增大电磁干扰，从而降低电能质量，引发电网畸变，造成不必要的功率损失等。如果人体位于这一共模回路中，漏电流还会对人身安全构成威胁，为了保证人身和设备安全，漏电流必须被抑制在一定的范围内。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的缺陷，提出一种十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器拓扑结构，能够改善逆变器的共模特性，提高逆变器的变换效率，消除共模漏电流，确保人身和设备安全。

为了达到以上目的，本发明提供了一种十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器拓扑结构， 包括三相六开关管、三相输出滤波器和三相负载，其改进之处在于，还包括三相箝位电路，三相箝位电路包括第一直流电容、第二直流电容、第三直流电容、上直流开关管、下直流开关管、上箝位开关管和下箝位开关管；第一直流电容的正极、上直流开关管的漏极分别与太阳能电池的正极相连，第三直流电容的负极、下直流开关管的源极分别与太阳能电池的负极相连，上箝位开关管的源极分别与第一直流电容的负极、第二直流电容的正极相连，下箝位开关管的漏极分别与第二直流电容的负极、第三直流电容的正极相连；上直流开关管的源极与上箝位开关管的漏极相连，下直流开关管的漏极与下箝位开关管的源极相连。

本发明的主电路拓扑由十个开关管、三个直流电容、三个滤波电感、三个滤波电容和三相负载组成。该拓扑在三相三线桥式逆变器（由三相六开关管、三相输出滤波器和三相负载组成）的直流母线正、负端对称加入了两个直流开关管S₇和S₈；在逆变器直流输入电容的2/3和1/3电位点与靠近逆变桥的正、负直流母线之间分别加入两个箝位开关管S₉和S₁₀，使得续流阶段逆变器共模电压被有效箝位至直流输入电压的1/3和2/3，改善了逆变器的共模特性，从而抑制了光伏逆变器的共模漏电流，确保了使用时的人身和设备安全。

优选地，上直流开关管的源极还分别与第一开关管、第三开关管、第五开关管的漏极相连。

优选地，下直流开关管的漏极还分别与第四开关管、第六开关管、第二开关管的源极相连。

优选地，第一开关管的源极与第四开关管的漏极相连，第三开关管的源极与第六开关管的漏极相连，第五开关管的源极与第二开关管的漏极相连。

优选地，在第一开关管的源极与第四开关管的漏极之间具有连接点A，连接点A与A相滤波电感的一端相连，A相滤波电感的另一端分别与A相滤波电容、A相电阻的一端相连。