[发明专利]一种基于开关电容的单相并网十五电平逆变器拓扑结构

说明书

本发明公开了一种基于开关电容的单相并网十五电平逆变器拓扑结构，利用三个电容、两个反向阻断开关管、四个双向开关管和八个单向开关管组成单相并网十五电平逆变器拓扑结构，将直流电源的负极直接接到电网中性点，获得稳定的共模电压从而减少漏电流的输出，利用本拓扑结构，通过改变不同反向阻断开关管、双向开关管和单向开关管的开关状态从而实现输出端多电平输出电压波形的特性，利用电路优势，可在输出端输出更多级输出电压波形，同时减少漏电流的输出，实现较小总谐波失真，基于理论分析值对系统参数进行设计，仿真验证其符合预期目标。

技术领域

本发明属于电力电子研究领域，公开一种基于开关电容的单相并网十五电平逆变器拓扑结构。

背景技术

过去二十年，全球变暖和燃料能源短缺成为主要全球化问题之一，因此，人类对可再生能源的需求日益增加。太阳能作为一种最环保经济的可取能源之一，因其安装简便、储藏成本低等优势而获得广泛应用。其中，逆变器在能源转换系统中有着举足轻重的地位。

关于减少光伏板和大地间漏电流以提升效率的问题，国内外学者进行了许多相关方面的研究。已公开的发明专利如：《抑制两H桥级联逆变器漏电流的调制方法》发明一种单相两H桥级联逆变器的调制方法，能够消除流入电网的漏电流，并抑制单模块漏电流；《一种三相飞跨电容多电平光伏逆变器调制方法》采用单载波调制策略，不仅弥补了传统多载波控制策略的复杂性缺陷，还保证了系统共模电压稳定，从而达到抑制系统漏电流的效果；《一种抑制非隔离型光伏系统漏电流的调制策略》以H桥级联多电平逆变器为基础，在不改变系统结构、不增加系统成本的前提下，从调制策略出发，使所需载波个数较传统调制策略减少了一半，大大减少了计算量，并且使共模电压控制在一定的范围内，达到抑制漏电流的效果。

而现有控制策略都是基于传统逆变器拓扑，虽然可以有效抑制漏电流，但仍需依靠外电路实现多电平输出电压波形。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于开关电容的单相并网十五电平逆变器拓扑结构，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于开关电容的单相并网十五电平逆变器拓扑结构，包括电容C₁、C₂、C₃，反向阻断开关管S_a1、S_a2，双向开关管S_a3、S_a4、S_a5、S_a6和单向开关管S_b1、S_b2、S_b3、S_c0、S_c1、S_c2、S_c3、S₁；

反向阻断开关管S_a1的集电极分别连接于单向开关管S_b1的集电极和直流源V_dc的正极；

反向阻断开关管S_a1的发射极分别连接于单向开关管S_c0的集电极、电容C₁的正极、单向开关管S_b2的集电极和双向开关管S_a3的第一发射极；单向开关管S_c0的发射极和直流源V_dc的负极同时接地；

电容C₁的负极分别连接于单向开关管S_b1的发射极、反向阻断开关管S_a2的集电极、单向开关管S_c1的发射极；反向阻断开关管S_a2的发射极接地；