[发明专利]一种用于新能源接入的高增益DC-AC变换器

说明书

本发明提供了一种用于新能源接入的高增益DC‑AC变换器，包括依次串联连接的左侧半桥电路、T型逆变器单元、n级M型升压单元和右侧半桥电路；M型升压单元具有切换输出电压极性的能力，使得变换器可采用两个端侧半桥代替后端H桥实现双极性输出电压，有效降低单个开关管的最大电压应力；M型升压单元中的电容可同时参与放电，提高了电容的利用率且提高了逆变器的升压能力；逆变器通过T型逆变器中的分压电容实现高输出电平，从而降低输出电压的总谐波畸变率；该变换器可以通过串联额外的M型升压单元在不增加直流电源的前提下提高电压增益和输出电平，有效减少变换器中功率器件的数量。

技术领域

本发明涉及一种用于新能源接入的高增益DC-AC变换器，属于电力电子变换与新能源发电领域。

背景技术

功率变换器是将可再生能源系统连接到电网或本地负载的重要组成部分。随着对可再生能源系统电能质量要求的不断提高，功率变换器受到了广泛关注。其中，多电平逆变器由于具有较低的du/dt和高质量的输出电压，在将直流电转换为交流电方面具有优异的优势。

中性点钳位、飞跨电容器和级联H桥逆变器是最常见的多电平逆变器。这些传统的多电平逆变器已被广泛研究并应用于不同的工业部门。随着输出电平的增加，中性点钳位型和飞跨电容型多电平逆变器的有源器件数量显着增加。此外，它们都存在电压平衡问题，需要辅助电路和复杂的控制算法来维持电容器的电压平衡。级联H桥多电平逆变器通过扩展H桥单元来增加其输出电平，并且可以通过非对称隔离直流电源产生更多输出电平。然而，对多个隔离直流电源的需求限制了其应用范围。

发明内容

本发明的目的是针对现有开关电容技术的不足，从而提供一种用于新能源接入的高增益DC-AC变换器，具体方案如下：

本发明第一方面提供一种用于新能源接入的高增益DC-AC变换器，包括依次串联连接的左侧半桥电路、T型逆变器单元、n级M型升压单元和右侧半桥电路，其中，n≥1；

所述T型变换器单元，包括开关管T₁、开关管T₂、容值相等的电解电容C_a和C_b以及直流电源U_dc；

所述电解电容C_a的阳极与所述直流电源U_dc的正极相连接，所述电解电容C_b的阴极与直流电源U_dc的负极相连接，所述电解电容C_a的阴极连接所述电解电容C_b的阳极；所述开关管T₁的E端与所述开关管T₂的E端相连接，所述开关管T₂的C端接到所述电解电容C_a的阴极和所述电解电容C_b的阳极的连接点，所述开关管T₁的C端接到所述左侧半桥电路作为该高增益DC-AC变换器的负输出端；

所述M型升压单元，包括开关管S_n1、开关管S_n2、开关管S_n3、开关管S_n4、开关管S_n5、开关管S_n6和电解电容C_n1、电解电容C_n2；

所述开关管S_n1的C端和所述开关管S_n3的C端连接后作为该M型升压单元的正输入端，所述开关管S_n1的E端与所述开关管S_n2的E端连接，所述开关管S_n2的C端和所述电解电容C_n1的阳极连接后作为该M型升压单元的正输出端；

所述开关管S_n5的E端和所述开关管S_n4的E端连接后作为该M型升压单元的负输入端，所述开关管S_n5的C端与所述开关管S_n6的C端连接，所述开关管S_n6的E端和所述电解电容C_n2的阴极连接后作为该M型升压单元的负输出端；