[实用新型]三电平半桥光伏并网逆变器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种逆变器，尤其涉及一种三电平半桥光伏并网逆变器。

背景技术

在化石能源逐渐短缺，环境污染问题日益严重的今天，太阳能光伏并网发电这种即干净又不污染空气的能源来源方式越来越受到人们的青睐。毫无疑问，光伏并网逆变器是整个并网型光伏系统能量转换与控制的核心，它能将太阳能电池所输出的直流电转换成符合并网要求的交流电，然后馈入电网，并实现最大功率点跟踪（MPPT）。

在中高压大功率的场合，多电平逆变器已成为当前电力电子技术中备受人们关注的研究热点。三电平半桥逆变器是较早出现的一种多电平逆变器，一方面由于其桥臂有+1、0、-1三种输出电平，所以在相同的输出电压谐波标准的条件下，其等效的开关频率可以降低，从而减少了开关损耗，提高了效率。另一方面由于有直流分压电容中点的存在，使得开关器件所承受的电压应力只为两电平时的一半，从而使得低耐压器件在高压场合的应用成为可能，避免了将功率管直接串联使用出现的动静态均压问题，给逆变器的设计带来了很大的方便。最后，将三电平半桥逆变器应用于光伏并网系统时，其自身的拓扑结构就决定了其共模电压与开关频率无关，为直流母线电压的一半，因此，三电平半桥光伏并网逆变器不会产生共模漏电流，相对于其它存在共模漏电流的拓扑而言，减少了向电网中注入的谐波，提高了电磁兼容性。

但是，未加以改进的三电平半桥光伏并网逆变器不可避免地存在着自身的缺陷，那就是其要求电池板供给该逆变器的电压必须高于市电峰值电压才能保证成功并网，由此导致电池板直流电压利用率低。因为当电池板输出电压低时，传统三电平半桥逆变器的输入电压也随之降低，根本无法实现并网发电。虽然可以通过将输出电压小的电池板相串联而得到输出电压高的电池板，进而直接输入半桥逆变器实现并网。但是相关法规表明：电池板的输入电压过高将会对整个并网系统尤其是非隔离型的并网系的绝缘性和安全性构成威胁。传统的解决办法是在电池板和半桥逆变器之间增设一级隔离型高频链DC/DC升压变换电路，将电池板的输出电压升压至比市电峰值电压还高的电压，然后进行逆变并网。但是由于多增设了一级变换电路，定然会引起整个系统效率的降低，而且隔离型高频链DC/DC变换器技术门槛高，不易实现。另外，传统的三电平半桥逆变器在实际实现时存在直流电容中点电位（O）波动的情况，中点电位波动将会导致三电平半桥逆变器输出电压发生畸变，这时企图通过增加输出电压的电平数来改善输出波形的初衷将会大打折扣。

因此，在当前形势下，必须站在一个新的高度来重新审视电力电子逆变器，提出效率更高的电路拓扑或者更为有效的控制策略。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种三电平半桥光伏并网逆变器，能够有效地降低传统三电平半桥逆变系统的输入电压，提高电池板电压利用率，从而使得在电池板电压低于市电电压时，依然能够并网发电而无需另外增设一级较为复杂的高频链DC/DC变换环节。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种三电平半桥光伏并网逆变器，包括半桥逆变电路，还包括工频切换电路；所述工频切换电路包括：第一功率开关管、第二功率开关管、第一功率二极管、第一电感、第二功率二极管、第二电感；

所述第一功率开关管的集电极与光伏电池板的正端连接，第一功率开关管的发射极接入所述半桥逆变电路中的第一均压电容与第二均压电容组成的桥臂的中点，第二功率开关管的发射极接入光伏电池板的负端，第二功率开关管的集电极接入所述第一均压电容与第二均压电容组成的桥臂的中点，第一功率二极管的阳极接入光伏电池板的正端与第一功率开关管的集电极之间，第一功率二极管的阴极通过第一电感和第一均压电容的上端相连接，第二功率二极管的阴极接入光伏电池板的负端与第二功率开关管的发射极之间，第二功率二极管的阳极通过第二电感和第二均压电容的下端相连接。

优选的，所述半桥逆变电路包括：第一均压电容、第二均压电容、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、第三功率二极管、第四功率二极管、第三电感；