[发明专利]一种单相五电平逆变电路及其调制方法

说明书

本发明公开一种单相五电平逆变电路，逆变电路包括直流源、逆变网络、交流滤波网络和外部交流源，所述直流源的正极与逆变网络的输入端相连，逆变网络的输出端与交流滤波网络的输入端相连，交流滤波网络的输出端与外部交流源的一端相连，外部交流源的另一端接地，直流源的负极、逆变网络的接地端和交流滤波网络的接地端均接地，直流源两端的电压为输入电压，外部交流源两端的电压为电网电压，外部交流源上的电流为进网电流。本发明逆变电路通过共地型结构使共模电压被钳位至0，可以完全消除非隔离型并网逆变系统中的漏电流，可输出五电平电压。该逆变电路具有向电网输送无功功率的能力，适用于中小功率非隔离型光伏并网逆变系统应用。

技术领域

本发明涉及一种单相五电平逆变电路技术，属于逆变电路拓扑技术领域，具体是一种单相五电平逆变电路及其调制方法。

背景技术

非隔离型光伏并网逆变器拥有效率高、体积小、成本低等优势。然而，非隔离并网逆变器结构中不含变压器时，高频开关动作可能产生共模电压施加到光伏阵列与地面之间的寄生电容上，从而产生共模电流(俗称“漏电流”)，该漏电流不但会降低变换效率、使电网电流产生畸变，更重要的是，会危及接触并网系统人员和设备的安全。

将电网中性点直接连接到输入电压负极的共地型结构，是确保消除漏电流的一种有效手段。专利CN 102088252A、CN 109194175A分别公开了共地型开关电容三电平逆变电路结构；专利CN 208571949U公开了一种共地型五电平逆变电路结构。可以看出，更高的输出电平数可减小输出滤波器体积，且可以实现升压功能；同时共地结构需要利用电容群帮助提供电网负半周时电压供应，电容群的充放电频率与容值大小紧密相关，频率越高则所需要的容值越小，但专利CN 208571949U中电容存在较长时间放电为电网供能的情况，导致所需电容容值较大，且随着电容电压的逐渐减小，无法避免地存在滤波前输出电压逐渐衰减的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种共地型结构的单相五电平逆变电路及其调制方法，通过共地型结构使共模电压被钳位至0，可以完全消除非隔离型并网逆变系统中的漏电流，可输出五电平电压，能够减小滤波器体积、并网电流谐波，并实现升压功能。当输入电压高于电网电压时，切换为三电平输出，逆变电路第一电容、第二电容和第三电容均工作在开关频率充放电方式，有助减于小电容容值，该逆变电路具有向电网输送无功功率的能力，适用于中小功率非隔离型光伏并网逆变系统应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种单相五电平逆变电路，逆变电路包括直流源、逆变网络、交流滤波网络和外部交流源，所述直流源的正极与逆变网络的输入端相连，逆变网络的输出端与交流滤波网络的输入端相连，交流滤波网络的输出端与外部交流源的一端相连，外部交流源的另一端接地，直流源的负极、逆变网络的接地端和交流滤波网络的接地端均接地，直流源两端的电压为输入电压，外部交流源两端的电压为电网电压，外部交流源上的电流为进网电流。

所述逆变网络包括第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管、第五功率开关管、第六功率开关管、第七功率开关管、第八功率开关管、第九功率开关管、第十功率开关管、第十一功率开关管、第一电容、第二电容、第三电容、第一功率二极管、第二功率二极管、第三功率二极管和第四功率二极管。

所述第一功率开关管的源极与第一功率二极管的阳极相连，第二功率开关管的源极与第二功率二极管的阳极相连，第十功率开关管的源极第三功率二极管的阳极相连，第十一功率开关管的源极与第四功率二极管的阳极相连，第七功率开关管的源极和第六功率开关管的漏极均与第五功率开关管的漏极相连。