[发明专利]一种升降压开关电容多电平逆变器及其调制方法

说明书

本发明提供了一种升降压开关电容多电平逆变器及其调制方法，该升降压开关电容多电平逆变器设置在直流输入电源与负载或交流电网之间，包括升降压开关电容单元和全桥单元；所述升降压开关电容单元，与所述直流输入电源并联连接，用于对所述直流输入电源进行升压或者降压变换，并输出多阶梯电压；所述全桥单元，与所述升降压开关电容单元并联连接，用于对所述升降压开关电容单元输出的多阶梯电压进行正负极性转换后，传输至所述负载或所述交流电网。本发明集升压与降压变换于一身，实现了对输入电源的升压变换和降压变换，并可进行两种控制模式的在线切换，提高了逆变系统的灵活性，并且具有结构简洁、电容自均压以及独立应用于感性负载的优点。

技术领域

本发明涉及电能变换与新能源分布式并网发电领域，具体的说，涉及了一种升降压开关电容多电平逆变器及其调制方法。

背景技术

随着环境污染以及能源危机等问题日趋严重，清洁可再生能源的开发利用备受关注。光伏发电因其具有分布广泛、生产过程清洁、安全可靠、维护方便等优点得到了广泛应用。

在光伏发电系统中，电力电子逆变器是发电系统的核心设备。传统两电平逆变器虽然结构简单，技术成熟，但是其输出波形谐波含量多，开关管电压应力大，已逐渐不能满足当今电力需求。多电平逆变器具有输出波形质量好、输出电压谐波含量小、开关器件的电压应力低以及需要较小的输出滤波器等优点，因此，在光伏发电等领域中具有重要的应用前景。

目前，多电平逆变器主要结构有飞跨电容型、二极管箝位型以及级联H桥型，但是随着输出电平数的增加，这些逆变器的电路结构变得复杂，控制难度增加。

为了减小系统的器件数量和控制复杂度，开关电容技术被应用到多电平逆变器结构中，开关电容结构是一种典型的无磁性结构，其由一定数量的开关器件和分压电容组成，通过开关控制电容的工作状态，实现电能的传递与转换。开关电容多电平逆变器能够通过较少的开关器件产生更高数量的输出电平，具有体积小、效率高、功率密度大等优点，已成为电力电子逆变装置研究的一种趋势，但是现有开关电容结构往往只能进行升压或者降压变换，逆变系统不灵活。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种升降压开关电容多电平逆变器及其调制方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种升降压开关电容多电平逆变器，设置在直流输入电源与负载或交流电网之间，包括升降压开关电容单元和全桥单元；

所述升降压开关电容单元，与所述直流输入电源并联连接，用于对所述直流输入电源进行升压或者降压变换，并输出多阶梯电压；

所述全桥单元，与所述升降压开关电容单元并联连接，用于对所述升降压开关电容单元输出的多阶梯电压进行正负极性转换后，传输至所述负载或所述交流电网。

所述升降压开关电容单元包括开关管S₅、开关管S₆、开关管S₇、开关管S₈、二极管D₀、电解电容C₁和电解电容C₂，所述开关管S₅、所述开关管S₆、所述开关管S₇和所述开关管S₈分别反向并联一续流二极管；