[发明专利]两级式三电平双降压光伏并网逆变器、控制方法及系统

说明书

本发明公开了两级式三电平双降压光伏并网逆变器、控制方法及系统，包括前级BOOST变换器和后级复合三电平双降压光伏并网逆变器，前级BOOST变换器包括光伏电池阵列PV、直流侧储能电感L_d、功率开关管S₇、功率二极管D₇，前级BOOST变换器的输出电压作为后级复合三电平双降压光伏并网逆变器的直流电压源；后级复合三电平双降压光伏并网逆变器包括直流电压源Vcc、支撑电容C₁、支撑电容C₂、功率开关管、功率二极管、滤波电感、滤波电容。本发明解决了光伏宽范围变化下单级双降压式并网逆变器难以稳定并网的缺陷；TDPGCI同桥臂开关管无需设置死时间，可进一步提高逆变器的电能质量；且具有高效率和高可靠性的优点。

技术领域

本发明涉及逆变器技术领域，具体涉及两级式三电平双降压光伏并网逆变器、控制方法及系统。

背景技术

由于三电平逆变器可以减小输出电压的THD、减小输出滤波器的尺寸以及降低开关管的电压应力，所以在交流调速、UPS和光伏并网逆变器中，越来越多的开始应用三电平技术。现有技术一种复合式单相全桥中点箝位三电平并网逆变器电路如图1所示。该电路由1个三电平桥臂和1个两电平桥臂组合而成的，比起两个桥臂都采用三电平而言，其控制简单，容易实现，适合于中小功率场合的单相逆变器。然而，复合式单相全桥中点箝位三电平逆变器电路为桥式结构，同桥臂的开关管均存在桥臂直通的问题，需设置死区时间，而死区的引入会增加并网电流谐波含量，降低了逆变器的电能质量。此外，桥式逆变器开关管体二极管参与了续流，反向恢复损耗高，可靠性较低。

双降压式逆变器在同一桥臂的两开关管间引入了防止桥臂直通的滤波电感，具有无需设置死区时间，可靠性高，并网电流总谐波畸变小和并网电能质量高等优点。现有技术一种两电平全桥双降压式并网逆变器拓扑如图2所示。研究表明与半桥降压式并网逆变器相比，两电平全桥双降压式并网逆变器直流电压利用率是半桥双降压式并网逆变器的2倍，且开关管电压应力等于输入电压。然后图2逆变器的输出电压为两电平，存在输出电平少和开关管电压应力高的缺陷；此外双降压式并网逆变器为两个BUCK电路构成，要应用于高压环境，需要较高的直流输入电压，当太阳能电池输出电压较低时，难以实现逆变器的稳定并网。

总之，现有复合式三电平桥式逆变器需要设置死区时间、可靠性较低和两电平双降压式并网逆变器的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中复合式三电平桥式逆变器需要设置死区时间、可靠性较低和两电平双降压式并网逆变器的缺陷。本发明目的在于提供两级式三电平双降压光伏并网逆变器、控制方法及系统，解决以上现有复合式三电平桥式逆变器需要设置死区时间、可靠性较低和两电平双降压式并网逆变器的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种两级式三电平双降压光伏并网逆变器，包括前级BOOST变换器和后级复合三电平双降压光伏并网逆变器，所述前级BOOST变换器连接后级复合三电平双降压光伏并网逆变器；

所述前级BOOST变换器包括光伏电池阵列PV、直流侧储能电感L_d、功率开关管S₇、功率二极管D₇，所述光伏电池阵列PV作为光伏直流输入电压源V_in，所述前级BOOST变换器的输出电压V_cc作为后级复合三电平双降压光伏并网逆变器的直流电压源Vcc；