[发明专利]逆变单元及其控制方法、逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种逆变单元及其 控制方法，和包括所述逆变单元的逆变器。

背景技术

随着传统能源的日益减少，电力系统正面临巨大的变革。光 伏发电、风力发电等技术因具有不消耗燃料、无噪声、无污染和 可持续性发展等优势已经成为未来电力系统的发展方向。

并网逆变器作为光伏发电系统与电网接口的核心设备，对其 结构与控制方法的研究在提高电力系统的发电效率、降低成本等 方面具有极其重要的意义。其中，多电平逆变器因具有输出电压 谐波小、电磁干扰小，能提高电源质量，减小滤波器体积和控制 产生的高次谐波等诸多优势，广泛应用于高压大功率场合。但是， 由于现有的二极管钳位型五电平逆变器需要采用数量较多的箝位 二极管，现有的电容飞跨型五电平逆变器控制复杂，现有的H桥 级联型五电平逆变器需要采用数量较多的独立直流电源(其中每 个H桥模块都需要采用独立的直流电源)，因而抑制了五电平逆 变器在实际生产中的推广和使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述 缺陷，提供一种不需采用数量较多的箝位二极管和数量较多的独 立直流电源，且控制简单的逆变单元及其控制方法，和包括所述 逆变单元的逆变器。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是：

所述逆变单元包括母线电容C₁、母线电容C₂、三电平模块和 H桥模块，所述H桥模块包括晶体管S₁及与其反向并联的二极管 D₁、晶体管S₂及与其反向并联的二极管D₂、晶体管S₃及与其反 向并联的二极管D₃、晶体管S₄及与其反向并联的二极管D₄，和 飞跨电容C_ph，

所述母线电容C₁和母线电容C₂串联，且母线电容C₁的正极 端与直流电源的正极端连接，母线电容C₂的负极端与直流电源的 负极端连接，母线电容C₁、母线电容C₂的正极端和负极端均与三 电平模块的输入端连接；

在所述H桥模块中，所述晶体管S₁的集电极和晶体管S₃的 发射极连接，所述晶体管S₁的发射极、飞跨电容C_ph的正极端和 晶体管S₂的发射极连接，所述晶体管S₃的集电极、飞跨电容C_ph的负极端和晶体管S₄的集电极连接，所述晶体管S₂的集电极和晶 体管S₄的发射极均与交流输出节点连接，且晶体管S₁的集电极和 晶体管S₃的发射极均与三电平模块的输出端连接；

所述母线电容C₁、母线电容C₂和飞跨电容C_ph两端的电压值 均为V_dc/2，且V_dc为所述直流电源两端的电压值。

本发明还提供上述逆变单元的控制方法，所述控制方法为：

对所述逆变单元中的各个半导体元器件进行导通或关断控 制，以使所述逆变单元的输出电压值分别为V_dc、V_dc/2、0、-V_dc/2 和-V_dc，所述逆变单元的输出电压值为所述交流输出节点与中性点 之间的电压差。

本发明还提供一种逆变器，包括三相逆变单元，每相逆变单 元均采用上述逆变单元。

有益效果：

本发明所述逆变器在单相和多相应用时，与现有技术相比， 采用的半导体元器件较少，尤其采用的箝位二极管数量较少(甚 至可以不采用)，而且只需采用一个独立的直流电源，因而极大 地减小了逆变器的体积和成本，同时也降低了逆变器的损耗，提 高了逆变器的效率；

本发明所述逆变器的控制方式简单、易行，利于推广和使用。

附图说明

图1为本发明实施例1所述逆变单元的结构示意图；