[发明专利]一种选通单元和高效非隔离型三电平并网逆变器

说明书

本申请公开了一种选通单元和高效非隔离型三电平并网逆变器，属于逆变器领域。选通单元包括：一个选通电路模块，具有第一端、第二端、第三端和第四端共四个端子，且在控制信号的控制下提供五种工作模式，在五种不同的工作模式下，分别控制不同端之间的导通和断开，使共模电压在各个工作模式均能保持一个恒定值。所述高效非隔离型三电平并网逆变器包括一个所述选通单元，与HERIC拓扑结构从器件数量上相比，少了一个有源开关，由于逆变器系统中，有源开关的成本占据了较大的比例，因此，节省了成本。本申请有效地解决了逆变器漏电流的问题，另外，采用单极性脉冲宽度调制方式，输出电流纹波小，输出电能质量高。

技术领域

本申请的实施例涉及逆变器领域，特别是涉及一种选通单元和高效非隔离型三电平并网逆变器。

背景技术

非隔离型并网逆变器结构不含变压器，拥有变换效率高，体积、重量和成本低等优势，系统最高变换效率能达到98％以上，迅速得到各国科研人员的重视和工业界的追捧，首先在欧洲国家得到应用，其它国家和地区也对非隔离型并网逆变器表现出了极大兴趣。非隔离并网逆变器有两种构成方式：单级式和双级式。单级式适用于更高的直流输入电压，要求最低输入电压不低于电网电压峰值，系统变换效率更高，最高可达98.8％。双级式可以适应较宽的输入电压范围，系统分级优化和控制，因此整个系统设计非常方便。非隔离型并网逆变器应用于光伏发电系统时，带来效率高、体积小、重量轻和成本低等优势的同时，也导致了电池板和电网之间存在电气连接。由于电池板对地寄生电容的存在，并网逆变器功率器件的开关动作可导致高频时变电压作用在寄生电容之上，而在由电池板寄生电容、直/交流滤波器和电网阻抗等组成的谐振回路中，出于变换器效率优化的考虑其阻抗非常低，从而在该回路中产生的共模电流(也称漏电流或地电流)可能超过允许范围。高频共模电流的产生会带来传导和辐射干扰、进网电流谐波及损耗的增加，甚至危及设备和人员安全。因此，共模电流的消除成为了非隔离式并网逆变器得以普及必须跨越之障碍，成为了光伏并网逆变器的研究热点之一。

针对非隔离型逆变器出现的漏电流问题，国内外学者提出了许多改进的拓扑结构，较为典型的结构有H5、H6、改进型H6、混合H6和HERIC等拓扑结构，其主要思路是：构造新的续流回路，使得在续流阶段光伏电池侧与交流电网侧断开，结合开关调制方式，把续流回路电平箝位至一固定值，即使共模电压保持不变，从而抑制漏电流的产生。参见图1，为Sunways公司提出的HERIC拓扑结构，在交流侧加入了由两个开关管和两个二极管构成的续流回路。其中，开关管S1-S4承担了绝大部分的开关损耗，同时也分担了有源状态下的导通损耗。该拓扑结构器件损耗分布均衡，有利于延长开关管的工作寿命。但是，HERIC拓扑结构至少需要六个开关器件和六个反并联二极管，导致系统成本增加。

发明内容

本申请实施例的目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓减解决上述问题。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种选通单元，包括：

一个选通电路模块，具有第一端、第二端、第三端和第四端共四个端子，且在控制信号的控制下提供五种工作模式：

第一工作模式下，控制导通所述第一端和第三端之间的连接，以及导通所述第四端和第二端之间的连接，并断开四个端子中的其它端到端之间的连接；

第二工作模式下，控制单向导通所述第二端至第四端之间的连接，以及单向导通所述第三端至第一端之间的连接，并断开四个端子中的其它端到端之间的连接；

第三工作模式下，控制导通所述第一端和第四端之间的连接，以及导通所述第三端和第二端之间的连接，并断开四个端子中的其它端到端之间的连接；

第四工作模式下，控制单向导通所述第二端至第三端之间的连接，以及单向导通所述第四端至第一端之间的连接，并断开四个端子中的其它端到端之间的连接；